操作系统练习题解析：安全与并发探讨

操作系统习题详解： 一、操作系统概述 1. 管态与目态的作用： 硬件通过管态和目态这种权限级别，实现了操作系统与用户程序的安全隔离。管态赋予操作系统完全控制权，可以执行所有指令，包括特权指令；而目态则限制了用户程序的权限，防止其误操作导致系统不稳定或被破坏。这样设计确保了系统的稳定性和可靠性。 2. 特权指令及其潜在风险： 特权指令是指那些只有操作系统才能执行的特殊指令，如暂停执行、设置处理器状态字等。若用户程序获得执行特权指令的能力，可能导致数据损坏、系统崩溃，因为它们可能干扰核心系统功能的正常运行。 3. 中断向量的硬件和软件决定因素： - 存储位置：中断向量的存放位置由硬件定义，如INTEL 80x86 CPU 的中断向量空间（0x00000-0x003ff）。 - 内容设置：由操作系统负责，操作系统根据实际中断处理程序的地址和环境填充向量。 4. 中断向量与中断处理程序状态： 中断向量内应标明当前处理器状态为管态，确保中断发生时能正确地切换到操作系统提供的中断处理程序，执行相应的处理逻辑。 5. 中断与程序并发的关系： 中断是实现程序并发的关键，它允许操作系统在程序执行过程中暂停并切换到其他任务，实现时间片轮转或响应外部事件，确保多任务的顺利进行。 6. 栈与堆的区别： - 栈：遵循后进先出（LIFO）原则，主要用于子程序调用和保存局部变量，具有固定的大小，分配和释放快速。 - 堆：无固定大小限制，按需分配和释放，用于存储动态创建的对象，如全局变量或大对象，访问方式灵活但速度相对较慢。 7. 系统栈与用户栈： - 系统栈：操作系统专有，负责管理系统级数据和保护上下文切换，维护中断处理和线程切换。 - 用户栈：属于用户程序，用于存储用户程序的局部变量和函数调用信息，当函数调用时自动管理栈帧的进出。 通过这些习题，我们可以深入理解操作系统的核心机制，如权限控制、中断管理、内存管理和并发控制，这些都是操作系统设计和实现中的关键点，有助于我们提升对操作系统原理的理解和实践能力。