操作系统错题笔记

“访管”指令仅在用户态下使用，执行“访管”指令将用户态转变为核心态。因操作系统不允许用户直接执行某些“危险性高”的指令，因此用户态运行这些指令的结果会转成操作系统的核心态去运行。这个过程就是访管中断。

中断处理流程的前三个步骤是由硬件直接实现（隐指令）的。地址映射中需要基地址（或页表）寄存器和地址加法器的支持。而在时钟管理中，需要硬件计数器保持时钟的运行。

中断处理流程：

1. 中断请求

   1. 每个中断源向CPU发出中断的时机是随机的；
   2. 内中断不能被屏蔽，外中断有可屏蔽和不可屏蔽之分
   3. 为了记录这些中断事件和区分不同的中断源，中断系统为每一个中断源设置了一个中断请求标志触发器。如果某个中断源发出了中断，就将相应的标志触发器置为1；
   4. 对于外中断，CPU统一在每条指令执行阶段结束前向中断控制器发出中断查询信号，去查询是否有中断请求要去处理。

2. 中断判优先级

   1. 如果有多个中断源发出了中断请求。则需要根据中断优先级选择优先级高的中断请求先进行响应
   2. 中断默认优先级是由一个硬件排队器来实现的
   3. 但是中断屏蔽字可以动态改变中断优先级。

3. 中断响应

   1. CPU向中断源发出中断响应信号
   2. 关中断
   3. 保存断电（PC）
   4. 找到中断服务的入口地址（中断向量）

4. 中断服务

   1. 保存现场：通用寄存器和状态寄存器和屏蔽字
   2. 开中断
   3. 中断处理过程
   4. 关中断
   5. 恢复现场
   6. 开中断
   7. 中断返回

5. 中断返回

   1. 回到断电处
   2. 恢复硬件
   3. 继续执行原程序

中断程序本身可能是用户程序，但是进入中断的处理程序一定是OS程序。若被中断的是用户程序，则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，则仍然保持在管态，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能是OS程序。

计算机通过硬件中断机制完成由用户态到核心态的转换，核心态到用户态的转换是由操作系统程序执行后完成的。

广义指令只能在核心态执行，广义指令就是系统调用。要分清调用和执行的区别，调用可能在用户态，执行一定在核心态。

特权用户程序能够执行特权指令，这句话是错的，只有操作系统程序可以。

下列选项中，不可能在用户态发生的事件是（C）。

• 系统调用
  

• 外部中断
  

• 进程切换
  

• 缺页
  

  1.系统调用可能在用户态和内核态发生，系统调用把应用程序的请求（用户态的请求）传入内核，由内核（内核态）处理请求并将结果返回给应用程序（用户态） 用户态->核心态

  2.中断的发生与CPU当前的状态无关，既可以发生在用户态，又可以发生在内核态，因为无论系统处于何种状态都需要处理外部设备发来的中断请求。

  3.进程切换在核心态下完成，不能发生在用户态。原因：需要调度处理器和系统资源，为保证系统安全?

  4.缺页（异常）也是用户态->内核态

  ABD（系统调用中断异常）都是用户态转向内核态，而进程切换只能发生在内核态

  所以选C进程切换

中断处理要保存而子程序不用保存的数据是PSW。因为子程序调用只需保存程序断点，即该指令的下一条指令的地址：中断处理不仅要保存断点(PC的内容)，还要保存程序状态字寄存器(PSW)的内容。在中断处理中，最重要的两个寄存器是PC和PSW。

整数除以0会触发异常，会使得进程从用户态转向核心态

外部中断处理过程，PC值由中断隐指令自动保存，而通用寄存器内容由操作系统保存。

从用户态到内核态，系统调用、中断、异常

执行系统调用的过程如下：正在运行的进程先传递系统调用参数，然后由焰入(trap)指令负责将用户态转换为内核态，并将返回地址压入堆栈以备后用，接下来CPU执行相应的内核态服务程序，最后返回用户态。

当CPU检测到中断信号后会做些什么？由硬件自动保存被中断程序的断点(即程序计数器PC)。之后，硬件找到该中断信号对应的中断向量，中断向量指明中断服务程序入口地址(各中断向量统一存放在中断向量表中，该表由操作系统初始化)。接下来开始执行中断服务程序，包括保存PSW、保存中断屏蔽字、保存各通用寄存器的值，并提供与中断信号对应的中断服务，中断服务程序属于操作系统内核。