【正文】 第二章一、思考題1. 什么是PSW，它有何作用？psw:操作系統(tǒng)將程序運行時的一組動態(tài)信息會聚在一起，稱為程序的狀態(tài)字 作用：實現(xiàn)程序狀態(tài)的保護(hù)和恢復(fù)？應(yīng)用程序在執(zhí)行有關(guān)資源管理的機制指令時易于導(dǎo)致系統(tǒng)混亂，造成系統(tǒng)或用戶信息被破壞，因此在多道程序設(shè)計環(huán)境中，從資源管理和控制程序執(zhí)行的角度出發(fā)，必須把指令系統(tǒng)中的指令分成這兩類。、來源和實現(xiàn)角度對其進(jìn)行分類從中斷事件的性質(zhì)和激活的手段來說，可以分成兩類： （1）強迫性中斷事件強迫性中斷事件不是正在運行的程序所期待的，而是由于某種事故或外部請求信息所引起的，分為：機器故障中斷事件。程序性中斷事件。外部中斷事件。輸入輸出中斷事件。（2）自愿性中斷事件自愿性中斷事件是正在運行的程序所期待的事件。按事件來源和實現(xiàn)手段分類：（1） 硬中斷；硬中斷分為外中斷（中斷、異步中斷）和內(nèi)中斷（異常、同步中斷）；（2） 軟中斷；軟中斷分為信號和軟件中斷。？試述API、庫函數(shù)及系統(tǒng)調(diào)用間的關(guān)系。敘述系統(tǒng)調(diào)用執(zhí)行流程。由操作系統(tǒng)實現(xiàn)的所有系統(tǒng)調(diào)用所構(gòu)成的集合即程序接口或應(yīng)用編程接口(Application Programming Interface，API)。系統(tǒng)調(diào)用是一種API，是應(yīng)用程序同系統(tǒng)之間的接口。庫函數(shù)是語言本身的一部分，可以調(diào)用多個系統(tǒng)調(diào)用；系統(tǒng)調(diào)用（函數(shù)）是內(nèi)核提供給應(yīng)用程序的接口，屬于系統(tǒng)的一部分，可以認(rèn)為是某種內(nèi)核的庫函數(shù)；操作系統(tǒng)API是有系統(tǒng)調(diào)用（函數(shù)）的集合（也就是將許多的系統(tǒng)調(diào)用封裝在了一起）。一是編寫系統(tǒng)調(diào)用服務(wù)例程；二是設(shè)計系統(tǒng)調(diào)用入口地址表，每個入口地址都指向一個系統(tǒng)調(diào)用的服務(wù)例程，有的還包括系統(tǒng)調(diào)用自帶的參數(shù)個數(shù)；三是陷阱處理機制，需要開辟現(xiàn)場保護(hù)區(qū)，以保存發(fā)生系統(tǒng)調(diào)用時應(yīng)用程序的處理器現(xiàn)場。應(yīng)用程序執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用，產(chǎn)生中斷指向內(nèi)核態(tài)，進(jìn)入陷阱處理程序，它將按功能查詢?nèi)肟诘刂繁?，并轉(zhuǎn)至對應(yīng)服務(wù)例程執(zhí)行，完成后退出中斷，返回應(yīng)用程序斷點繼續(xù)運行。快中斷：快中斷處理僅要保存被常規(guī)C函數(shù)修改的寄存器；中斷處理時會屏蔽所有其他中斷；中斷處理完畢后，通常恢復(fù)現(xiàn)場返回被中斷的進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行(是非搶先式調(diào)度)。慢中斷：處理慢中斷前需保存所有寄存器的內(nèi)容，中斷處理時，不屏蔽其他中斷信號，慢中斷處理完畢后，通常不立即返回被中斷的進(jìn)程，而是進(jìn)入調(diào)度程序重新調(diào)度，調(diào)度結(jié)果未必是被中斷的進(jìn)程運行(是搶先式調(diào)度)。、work queue和softirq任務(wù)延遲處理進(jìn)制。（1）tasklet：能更好支持SMP，它基于軟中斷來實現(xiàn)，但比軟中斷接口簡單，鎖保護(hù)要求低；softirq保留給執(zhí)行頻率及時間要求特高的下半部分使用(如網(wǎng)絡(luò)和SCSI)，多數(shù)場合下可使用tasklet。使用tasklet的步驟：聲明 、編程、調(diào)度 。 BH全局串行處理，不適應(yīng)SMP環(huán)境，而不同tasklet可同時運行于不同CPU上，當(dāng)然，系統(tǒng)保證相同tasklet不會同時在不同CPU上運行，在這種情形下，tasklet就不需要是可重入的。在新版Linux中，tasklet是建議的異步任務(wù)延遲執(zhí)行機制。（2）work queue：Linux ，它把一個任務(wù)延遲，并交給內(nèi)核線程去完成，且該任務(wù)總是在進(jìn)程上下文中執(zhí)行，通過工作隊列執(zhí)行的代碼能占盡進(jìn)程上下文的優(yōu)勢，最重要的是工作隊列允許重新調(diào)度及阻塞。默認(rèn)的工作者線程:event/n如果延遲執(zhí)行的任務(wù)需要阻塞，需要獲取信號量或需要獲得大量主存時，那么，可選擇工作隊列，否則可使用tasklet或softirq。(3) Sorfirq：（軟中斷）是一種軟中斷機制，亦即是一種信號機制，中斷處理程序在其返回前標(biāo)記下半部分，讓其稍后執(zhí)行；它又是一個框架，納入了tasklet及為網(wǎng)絡(luò)操作專門設(shè)計的軟中斷。？計算機系統(tǒng)中為什么要引入進(jìn)程？（1）進(jìn)程定義：進(jìn)程是可并發(fā)執(zhí)行的程序在某個數(shù)據(jù)集合上的一次計算活動，也是操作系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和保護(hù)的基本單位（2）刻畫系統(tǒng)的動態(tài)性，發(fā)揮系統(tǒng)的并發(fā)性，提高資源利用率。程序是并發(fā)執(zhí)行的，即不是連續(xù)而是走走停停的。程序的并發(fā)執(zhí)行引起資源共享和競爭問題，執(zhí)行的程序不再處在封閉環(huán)境中?！俺绦颉弊陨碇皇怯嬎闳蝿?wù)的指令和數(shù)據(jù)的描述，是靜態(tài)概念無法刻畫程序的并發(fā)特性，系統(tǒng)需要尋找一個能描述程序動態(tài)執(zhí)行過程的概念，這就是進(jìn)程。它能解決系統(tǒng)的“共享性”，正確描述程序的執(zhí)行狀態(tài)。程序與程序的執(zhí)行不再一一對應(yīng)？試解釋之?共享性：同一程序同時運行于不同數(shù)據(jù)集合上時構(gòu)成不同進(jìn)程，即多個不同進(jìn)程可執(zhí)行相同的程序，所以進(jìn)程和程序不是一一對應(yīng)的。?動態(tài)性：進(jìn)程是程序在數(shù)據(jù)集合上的一次執(zhí)行過程，是動態(tài)概念，同時它有生命周期，由創(chuàng)建而產(chǎn)生、由調(diào)度而執(zhí)行、由事件而等待、由撤銷而消亡；而程序是一組有序指令序列，是靜態(tài)概念，所以程序作為系統(tǒng)中的一種資源是永遠(yuǎn)存在的?獨立性：每個進(jìn)程是操作系統(tǒng)中的一個獨立實體，有自己的虛存空間，程序計數(shù)器和內(nèi)部狀態(tài)；?制約性：進(jìn)程因共享進(jìn)程資源或協(xié)同工作產(chǎn)生相互制約關(guān)系，造成進(jìn)程執(zhí)行速度的不可預(yù)測，必須對進(jìn)程的執(zhí)行次序或相對執(zhí)行速度加以協(xié)調(diào)；?并發(fā)性：多個進(jìn)程的執(zhí)行在時間上可以重疊，在單處理器系統(tǒng)中可并發(fā)執(zhí)行；在多處理器環(huán)境中可并發(fā)執(zhí)行。因此，并發(fā)的執(zhí)行是可被打斷的，或者說，進(jìn)程執(zhí)行完一條指令后在執(zhí)行下一條指令前可能被迫讓出處理器，由其它若干個進(jìn)程執(zhí)行若干條指令后才能再次獲得處理器執(zhí)行。？哪些事件可能引起不同狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換？運行態(tài)、就緒態(tài)、等待態(tài)（1）運行態(tài)等待態(tài)：運行進(jìn)程等待使用某種資源或者某事件發(fā)生（2）等待態(tài)就緒態(tài)：所需資源得到滿足或某事件已經(jīng)完成（3）運行態(tài)就緒態(tài)：運行時間片到時或出現(xiàn)更高優(yōu)先級的進(jìn)程，當(dāng)前進(jìn)程被迫讓出處理器。（4）就緒態(tài)運行態(tài)：當(dāng)CPU空閑時，調(diào)度程序選中一個就緒進(jìn)行執(zhí)行，新建態(tài)和終止態(tài)的主要作用是什么？新建態(tài)：對應(yīng)于進(jìn)程被創(chuàng)建時的狀態(tài)，進(jìn)程尚未進(jìn)入就緒隊列，對于進(jìn)程管理非常有用。終止態(tài)：進(jìn)程完成任務(wù)到達(dá)正常結(jié)束點或者因錯誤而終止，或被操作系統(tǒng)及有終止權(quán)的進(jìn)程時所處的狀態(tài)。進(jìn)入終止態(tài)程序不再執(zhí)行，等待操作系統(tǒng)進(jìn)行善后處理。？列出掛起進(jìn)程的主要特征。（1）為了讓某些進(jìn)程暫時不參與低級調(diào)度，釋放它占有的資源，將其置于磁盤對換區(qū)中，以平滑系統(tǒng)負(fù)荷的目的而需引入掛起態(tài)；（2）特征：?該進(jìn)程不能立即被執(zhí)行。?掛起進(jìn)程可能會等待事件，但所等待事件是獨立于掛起條件的，事件結(jié)束并不能導(dǎo)致進(jìn)程具備執(zhí)行條件。?進(jìn)程進(jìn)入掛起狀態(tài)是由于操作系統(tǒng)、父進(jìn)程或進(jìn)程本身阻止它的運行。?結(jié)束進(jìn)程掛起狀態(tài)的命令只能通過操作系統(tǒng)或父進(jìn)程發(fā)出，并說明其作用?？刂茐K：存儲進(jìn)程的標(biāo)志信息，現(xiàn)場信息和控制信息；程序塊：規(guī)定進(jìn)程的一次運行所應(yīng)完成的功能；核心塊：用來保護(hù)中斷/異常現(xiàn)場，保存函數(shù)調(diào)用的參數(shù)和返回地址；數(shù)據(jù)塊：存放各種私有數(shù)據(jù)（PCB）？它包含哪些基本信息？（1）進(jìn)程控制塊P C B ，是操作系統(tǒng)用于記錄和刻劃進(jìn)程狀態(tài)及有關(guān)信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。也是操作系統(tǒng)掌握進(jìn)程的唯一資料結(jié)構(gòu)，它包括進(jìn)程執(zhí)行時的情況，以及進(jìn)程讓出處理器后所處的狀態(tài)、斷點等信息。 （2）進(jìn)程控制塊包含三類信息 標(biāo)識信息 現(xiàn)場信息 控制信息通用隊列組織方式： 線性方式 鏈接方式 索引方式？簡述其主要內(nèi)容操作系統(tǒng)中把進(jìn)程物理實體和支持進(jìn)程運行的環(huán)境合稱為進(jìn)程上下文。當(dāng)系統(tǒng)調(diào)度新進(jìn)程占有處理器時，新老進(jìn)程隨之發(fā)生上下文切換。進(jìn)程的運行被認(rèn)為是上下文中執(zhí)行。 進(jìn)程上下文組成?用戶級上下文?系統(tǒng)級上下文?寄存器上下文？試述進(jìn)程切換的主要步驟（1）進(jìn)程切換是讓處于運行態(tài)的進(jìn)程中斷運行，讓出處理器，這時要做一次進(jìn)程上下文切換、即保存老進(jìn)程狀態(tài)而裝入被保護(hù)了的新進(jìn)程的狀態(tài)，以便新進(jìn)程運行（2）保存被中斷進(jìn)程的處理器現(xiàn)場信息修改被中斷進(jìn)程的進(jìn)程控制塊有關(guān)信息，如進(jìn)程狀態(tài)等把被中斷進(jìn)程的PCB加入有關(guān)隊列選擇下一個占有處理器運行的進(jìn)程修改被選中進(jìn)程的PCB的有關(guān)信息根據(jù)被選中進(jìn)程設(shè)置操作系統(tǒng)用到的地址轉(zhuǎn)換和存儲保護(hù)信息根據(jù)被選中進(jìn)程恢復(fù)處理器現(xiàn)場？它與進(jìn)程切換之間有何區(qū)別？模式切換即CPU模式切換，是從用戶態(tài)到核心態(tài)或者核心態(tài)到用戶態(tài)的轉(zhuǎn)換是CPU模式切換，此時仍然在同一個進(jìn)程中運行。模式切換不同于進(jìn)程切換，它不一定會引起進(jìn)程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，也不一