7.2 操作系统的发展与分类

7.2 操作系统的发展与分类

一、选择题（每题2分）

　　1．选择题题目部分
　　● 当中断发生后，进入中断处理的程序属于 （1） 。
　　（1）A．用户程序 B．可能是用户程序，也可能是OS程序
　　C．OS程序　 D．单独的程序，既不是用户程序，也不是OS程序
　　● 作业在执行中发生了缺页中断，经操作系统处理后，应让其执行 （2） 指令。
　　（2）A．被中断的前一条　 B．被中断的那一条 C．被中断的后一条 D．启动时的第一条
　　● 如果分时系统的时间片一定，那么 （3） 则响应时间越长。
　　（3）A．用户数越多 B．用户数越少 C．内存越小 D．内存越大
　　2．选择题练习的答案与分析
　　题号 （1）
　　答案 C
　　习题分析：
　　中断发生时，若被中断的是用户程序，系统将从目态转入管态，在管态下进行中断的处理，若被中断的是低级中断，则仍保留在管态，而用户程序只能在目态下运行，因此进入中断处理的程序只可能是OS程序。
　　题号 （2）
　　答案 C
　　习题分析：
　　在CPU的控制部件中有一个能检测中断的机构，在每条指令执行周期的最后时刻扫描中断寄存器，询问是否有中断信号。若有，则CPU停止执行当前程序的后续指令，转入中断处理程序，因此处理完中断后应执行后续指令。
　　题号 （3）
　　答案 A
　　习题分析：
　　响应时间指用户从提交到调度运行所需时间，用户多则轮到执行的时间就会往后延长。
　　3．训练自测表（如表7-3所示）

表7-3 选择题练习自测表

二、综合应用题（每题10分）

　　1．综合应用题题目部分
　　● 习题1：若程序PA和PB单独执行时分别用TA和TB，TA＝1h，TB＝1.5h，其中处理器工作时间分别为TA＝18min，TB＝27min。如果采用多道程序设计方法，让PA和PB并行工作，假定处理器利用率达到50%，另加15min系统开销，请问系统效率能提高百分之几？
　　● 习题2：为了让用户进程互斥地进入临界区，可以把整个临界区实现成不可中断的过程，即用户有屏蔽所有中断的能力。每当用户程序进入临界区时，屏蔽所有中断；当出了临界区时，再开放所有中断。你认为这种方法有什么缺点？
　　● 习题3：计算机系统中，断点、恢复点与PC寄存器之间的关系是什么？特殊的中断处理程序不一定从恢复点位置开始执行，能举出一个简单的例子简单说明一下为什么吗？
　　● 习题4：当执行中的用户程序被中断时，断点保护在该进程的PCB中，请问应保留绝对地址还是相对地址？为什么？
　　● 习题5：有5个中断源D1、D2、D3、D4和D5，它们的中断优先级从高到低分别是1、2、3、4、5级。这些中断源的中断优先级、正常情况下的中断屏蔽码和改变后的中断屏蔽码如表7-4所示。每个中断源有5位中断屏蔽码，其中，“0”表示该中断源开放，“1”表示该中断源被屏蔽。

表7-4 中断屏蔽码

　　（1）当使用正常的中断屏蔽码时，处理机响应各中断源的中断请求的先后次序是什么？实际上中断处理的先后次序是什么？
　　（2）当使用改变后的中断屏蔽码时，处理机响应各中断源的中断请求的先后次序是什么？实际上中断处理的先后次序是什么？
　　（3）如果采用改变后的中断屏蔽码，D1～D5这5个中断源同时请求中断时，画出处理机响应中断源的中断请求和实际运行中断服务程序过程的示意图。
　　2．综合应用题答案与分析
　　习题1分析：
　　在串行情况下，程序运行时间共2.5h，在并行方式下，处理器利用率达到50%，说明工作时间占总运行时间的50%，即总运行时间为(18+27)/50%（min），另加15min系统开销，则并行与串行的效率比为［(18+27)／50%+15］min/2.5h＝70%，即效率提高30%。
　　习题2分析：
　　用户进程进入临界区时屏蔽所有中断，应当也包括系统程序。若屏蔽的是用户进程，的确可以保护临界资源，但若系统所发出的中断也被屏蔽，则会引起错误，因为系统外中断往往与当前运行的程序无关，却可能是一些重要的硬件中断，如电源故障等，故不可盲目屏蔽所有中断。
　　习题3分析：
　　一般情况下，断点应为中断的那一瞬间PC的内容减去前一条指令所占单元长度，即中断发出时正在执行的那一条指令地址。中断时PC所指的地址（即断点的逻辑后续指令）称为恢复点。因为原来被中断的用户程序在此次中断处理过程中，可能由于某些与其相关的事件不具备当前继续运行的条件，被降低了运行的优先权，也可能由于此次中断的处理使得其他程序获得了比其更高的优先权。为了权衡系统内各道程序的运行机会，在此时有必要进行一次调度选择。
　　习题4分析：
　　应保留相对地址（逻辑地址）。首先应搞清楚断点的概念。中断发生时，CPU刚执行完的那条指令地址称为断点。一般情况下，断点应为中断的那一瞬间PC的内容减去前一条指令所占单元长度，即中断发出时正在执行的那一条指令地址。以上地址均为逻辑值，因此保留的也应当是逻辑地址。
　　习题5分析：
　　（1）使用正常的中断屏蔽码时，处理机响应中断的次序是：D1，D2，D3，D4，D5。实际中断处理次序是：D1，D2，D3，D4，D5。
　　（2）使用改变后的中断屏蔽码时，处理机响应各中断源的请求次序是：D1，D2，D3，D4，D5。实际中断处理次序是：D4，D5，D3，D2，D1。
　　（3）如图7-1所示。

图7-1 习题5分析图

　　3．训练自测表（如表7-5所示）

表7-5 综合应用题自测表