作業系統複習

1. 中斷和陷入有什麼異同？

外中斷時指來自處理機和記憶體外部的中斷，如i/o中斷、定時器中斷、外部訊號中斷等。狹義上也叫中斷；

內中斷主要指在處理機和記憶體內部產生的中斷，也稱陷入，如校驗錯、頁面失效、溢位、除數為零等；

中斷和陷阱的主要區別：

(1) 陷入通常由處理機正在執行的現行指令引起，而中斷則是由與現行指令無關的中斷源引起的。

(2) 陷阱處理程式提供的服務為當前程序所用，而中斷處理程式提供的服務則不是為了當前程序的。

(3) cpu 在執行完一條指令之後，下一條指令開始之前響應中斷，而在一條指令執行中也可以響應陷阱。

2. 父子程序是否可以併發執行？

可以3. 在沒有程式執行時， cpu在做什麼？

只要計算機開啟著，cpu 一定都在不停處理程序。在 windows 系統下至少 rundll32.exe 這個程式是持續執行的。

在 linux 下 kernel 也是會持續執行的。執行程序個數為零的時候有沒有呢？有，那就是計算機關機的時候。

4. 裝置驅動器是否屬於作業系統，它的作用是什麼？

不是，驅動程式是另外安裝的軟體，是作業系統控制並且和硬體之間通訊的橋梁（程式）

5. 執行緒、程序、程式和任務的區別？

任務是最抽象的，是乙個一般性的術語，指由軟體完成的乙個活動。乙個任務既可以是乙個程序，也可以是乙個執行緒。

簡而言之，它指的是一系列共同達到某一目的的操作。例如，讀取資料並將資料放入記憶體中。

這個任務可以作為乙個程序來實現，也可以作為乙個執行緒（或作為乙個中斷任務）來實現。

程序常常被定義為程式的執行。可以把乙個程序看成是乙個獨立的程式，在記憶體中有其完備的資料空間和**空間。

乙個程序所擁有的資料和變數只屬於它自己。

執行緒則是某一程序中一路單獨執行的程式。也就是說，執行緒存在於程序之中。

乙個程序由乙個或多個執行緒構成，各執行緒共享相同的**和全域性資料，但各有其自己的堆疊。

由於堆疊是每個執行緒乙個，所以區域性變數對每一線程來說是私有的。由於所有執行緒共享同樣的**和全域性資料，

它們比程序更緊密，比單獨的程序間更趨向於相互作用，執行緒間的相互作用更容易些，

因為它們本身就有某些供通訊用的共享記憶體：程序的全域性資料程序的全域性資料程序的全域性資料程序的全域性資料。

程式只是一組指令的有序集合，它本身沒有任何執行的含義，它只是乙個靜態的實體。

6. 處理中斷的過程

請求中斷

響應中斷

關閉中斷

保留斷點

中斷源識別

保護現場

中斷服務子程式

恢復現場

中斷返回

7. 分頁、分段、段頁式的特點，為什麼要引入？

分頁是為了提高記憶體的利用率，提高計算機效能，且分頁通過硬體機制來實現，對使用者完全透明。

分段是為了方便程式設計，資訊保護和共享、動態增長及動態鏈結等多方面的需要。

段頁式是兩者的結合。

8. 計算機系統怎樣實現儲存保護？

防止位址越界（對程序所產生的位址必須加以檢查，發生越界時產生中斷，由作業系統

進行相應處理）

防止操作越權（對屬於自己區域的資訊，可讀可寫：對公共區域中允許共享的資訊或獲得授權可使用的資訊，可讀而不可修改；

對未授權使用的資訊，不可讀，不可寫）

9. mmu

mmu 是 memory management unit 的縮寫，中文名是記憶體管理單元，它是**處理器（cpu）中用來

①管理虛擬儲存器、物理儲存器的控制線路，

②同時也負責虛擬位址對映為實體地址，

③以及提供硬體機制的記憶體訪問授權。

10. 多執行緒，真的提高了效率嗎？

多執行緒效率，我認為未必會高，而且有時候相反會低。

多執行緒並不是為了提高效率，而是不必等待，可以並行執行多條資料。

可以這麼想：我們通過 xp 系統複製檔案。你可以複製乙份檔案 —— 這叫是單執行緒。但是你要等這個複製完了才能複製另乙份檔案，而且不能多複製，這樣很難受。所以你可以選擇多複製檔案，這就是多執行緒。但複製多份檔案用的時間未必會比乙份乙份檔案所用時間少。只是它合理利用了時間進行了多個操作。

如果是買票系統，就會用到多執行緒。買票是同時進行的，如果乙個使用者乙個使用者等下去不是辦法，所以可以多個使用者同時買票，效率也就提高了。這裡的效率不是執行的效率而是時間的合理利用，多個執行緒同時進行。

11. 中斷的作用

中斷是計算機系統結構乙個重要的組成部分。在中斷機制中的硬體部分(中斷裝置)的作用就是在 cpu 每執行完一條指令後，

判別是否有事件發生。如果沒有事件發生，cpu繼續執行；若有事件發生，中斷裝置①中斷原先占用 cpu 的程式的執行，

②把被中斷程式的斷點儲存起來，③讓作業系統的處理服務程式占用 cpu 對事件進行處理，④處理完後，再讓被中斷的程式繼續占用 cpu 執行下去。

12. dma 的優先順序為什麼比 cpu 的優先順序高？

因為 dma 請求得不到及時響應，i/o 傳輸資料可能會丟失。

13. 虛擬記憶體容量由什麼決定？

虛擬儲存區的容量與物理主存大小無關，而受限於計算機的位址結構和可用磁碟容量。

14. raid 的工作原理

raid（獨立磁碟冗餘陣列（redundant array of independent disks））通過條帶化儲存和奇偶校驗兩個措施來實現其冗餘和容錯的目標。條帶化儲存意味著可以一次寫入乙個資料塊的方式將檔案寫入多個磁碟。條帶化儲存技術將資料分開寫入多個驅動器，從而提高資料傳輸速率並縮短磁碟處理總時間。這種系統非常適用於交易處理、但可靠性卻很差，因為系統的可靠性等於最差的單個驅動器的可靠性【木桶效應】。

奇偶校驗通過在傳輸後對所有資料進行冗餘校驗可以確保資料的有效性。利用奇偶校驗，當 raid 系統的乙個磁碟發生故障時，其它磁碟能夠重建該故障磁碟。在這兩種情況中，這些功能對於作業系統都是透明的。由磁碟陣列控制器（dac）進行條帶化儲存和奇偶校驗控制。

參考：

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