【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(yùn)行時(shí)的一組動(dòng)態(tài)信息會(huì)聚在一起，稱為程序的狀態(tài)字 作用：實(shí)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(jī)制指令時(shí)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(jì)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(lái)源和實(shí)現(xiàn)角度對(duì)其進(jìn)行分類從中斷事件的性質(zhì)和激活的手段來(lái)說(shuō)，可以分成兩類： （1）強(qiáng)迫性中斷事件強(qiáng)迫性中斷事件不是正在運(yùn)行的程序所期待的，而是由于某種事故或外部請(qǐng)求信息所引起的，分為：機(jī)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(yùn)行的程序所期待的事件。按事件來(lái)源和實(shí)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(hào)和軟件中斷。？試述API、庫(kù)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(shí)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(kù)函數(shù)是語(yǔ)言本身的一部分，可以調(diào)用多個(gè)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(kù)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(jì)系統(tǒng)調(diào)用入口地址表，每個(gè)入口地址都指向一個(gè)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(gè)數(shù)；三是陷阱處理機(jī)制，需要開辟現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)區(qū)，以保存發(fā)生系統(tǒng)調(diào)用時(shí)應(yīng)用程序的處理器現(xiàn)場(chǎng)。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(duì)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(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行?？熘袛啵嚎熘袛嗵幚韮H要保存被常規(guī)C函數(shù)修改的寄存器；中斷處理時(shí)會(huì)屏蔽所有其他中斷；中斷處理完畢后，通?；謴?fù)現(xiàn)場(chǎng)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(shí)，不屏蔽其他中斷信號(hào)，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(yùn)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(lái)實(shí)現(xiàn)，但比軟中斷接口簡(jiǎn)單，鎖保護(hù)要求低；softirq保留給執(zhí)行頻率及時(shí)間要求特高的下半部分使用(如網(wǎng)絡(luò)和SCSI)，多數(shù)場(chǎng)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(shí)運(yùn)行于不同CPU上，當(dāng)然，系統(tǒng)保證相同tasklet不會(huì)同時(shí)在不同CPU上運(yùn)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(jī)制。（2）work queue：Linux ，它把一個(gè)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(guò)工作隊(duì)列執(zhí)行的代碼能占盡進(jìn)程上下文的優(yōu)勢(shì)，最重要的是工作隊(duì)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(hào)量或需要獲得大量主存時(shí)，那么，可選擇工作隊(duì)列，否則可使用tasklet或softirq。(3) Sorfirq：（軟中斷）是一種軟中斷機(jī)制，亦即是一種信號(hào)機(jī)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(gè)框架，納入了tasklet及為網(wǎng)絡(luò)操作專門設(shè)計(jì)的軟中斷。？計(jì)算機(jī)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(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次計(jì)算活動(dòng)，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(dòng)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(jìng)爭(zhēng)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?jì)算任務(wù)的指令和數(shù)據(jù)的描述，是靜態(tài)概念無(wú)法刻畫程序的并發(fā)特性，系統(tǒng)需要尋找一個(gè)能描述程序動(dòng)態(tài)執(zhí)行過(guò)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(duì)應(yīng)？試解釋之?共享性：同一程序同時(shí)運(yùn)行于不同數(shù)據(jù)集合上時(shí)構(gòu)成不同進(jìn)程，即多個(gè)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(duì)應(yīng)的。?動(dòng)態(tài)性：進(jìn)程是程序在數(shù)據(jù)集合上的一次執(zhí)行過(guò)程，是動(dòng)態(tài)概念，同時(shí)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(dú)立性：每個(gè)進(jìn)程是操作系統(tǒng)中的一個(gè)獨(dú)立實(shí)體，有自己的虛存空間，程序計(jì)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(cè)，必須對(duì)進(jìn)程的執(zhí)行次序或相對(duì)執(zhí)行速度加以協(xié)調(diào)；?并發(fā)性：多個(gè)進(jìn)程的執(zhí)行在時(shí)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(shuō)，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(gè)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(yùn)行態(tài)、就緒態(tài)、等待態(tài)（1）運(yùn)行態(tài)等待態(tài)：運(yùn)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(yùn)行態(tài)就緒態(tài)：運(yùn)行時(shí)間片到時(shí)或出現(xiàn)更高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程，當(dāng)前進(jìn)程被迫讓出處理器。（4）就緒態(tài)運(yùn)行態(tài)：當(dāng)CPU空閑時(shí)，調(diào)度程序選中一個(gè)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(duì)應(yīng)于進(jìn)程被創(chuàng)建時(shí)的狀態(tài)，進(jìn)程尚未進(jìn)入就緒隊(duì)列，對(duì)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(diǎn)或者因錯(cuò)誤而終止，或被操作系統(tǒng)及有終止權(quán)的進(jìn)程時(shí)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(shí)不參與低級(jí)調(diào)度，釋放它占有的資源，將其置于磁盤對(duì)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(huì)等待事件，但所等待事件是獨(dú)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(yùn)行。?結(jié)束進(jìn)程掛起狀態(tài)的命令只能通過(guò)操作系統(tǒng)或父進(jìn)程發(fā)出，并說(shuō)明其作用?？刂茐K：存儲(chǔ)進(jìn)程的標(biāo)志信息，現(xiàn)場(chǎng)信息和控制信息；程序塊：規(guī)定進(jìn)程的一次運(yùn)行所應(yīng)完成的功能；核心塊：用來(lái)保護(hù)中斷/異常現(xiàn)場(chǎng)，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(shí)的情況，以及進(jìn)程讓出處理器后所處的狀態(tài)、斷點(diǎn)等信息。 （2）進(jìn)程控制塊包含三類信息 標(biāo)識(shí)信息 現(xiàn)場(chǎng)信息 控制信息通用隊(duì)列組織方式： 線性方式 鏈接方式 索引方式？簡(jiǎn)述其主要內(nèi)容操作系統(tǒng)中把進(jìn)程物理實(shí)體和支持進(jìn)程運(yùn)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(shí)，新老進(jìn)程隨之發(fā)生上下文切換。進(jìn)程的運(yùn)行被認(rèn)為是上下文中執(zhí)行。 進(jìn)程上下文組成?用戶級(jí)上下文?系統(tǒng)級(jí)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(yùn)行態(tài)的進(jìn)程中斷運(yùn)行，讓出處理器，這時(shí)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(yùn)行（2）保存被中斷進(jìn)程的處理器現(xiàn)場(chǎng)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(duì)列選擇下一個(gè)占有處理器運(yùn)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(chǔ)保護(hù)信息根據(jù)被選中進(jìn)程恢復(fù)處理器現(xiàn)場(chǎng)？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(shí)仍然在同一個(gè)進(jìn)程中運(yùn)行。模式切換不同于進(jìn)程切換，它不一定會(huì)引起進(jìn)程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，也不一