《操作系统教程》第二版课后习题解析

"《计算机操作系统教程》第二版答案包含了作者左万历+周长林针对教材的课后习题解答，涵盖了计算机操作系统的基础概念、管理机制以及与硬件交互的细节。文档内容涉及到操作系统设计的关键点，如处理机状态、特权指令、中断向量等，并解释了这些概念如何影响系统的安全性和并发执行。此外，还讨论了栈和堆的区别以及它们在系统和用户程序中的应用。" 在计算机操作系统中，硬件区分了管态和目态，这是为了确保操作系统能够安全地运行并防止用户程序对操作系统造成破坏。在管态下，操作系统可以执行所有的机器指令，包括特权指令，而在目态下，用户程序只能执行非特权指令。如果用户试图在目态下执行特权指令，系统会通过保护性中断来阻止，以维护系统的稳定。 特权指令是指那些只有在管态下才能执行的指令，例如，开关中断、修改程序状态寄存器等。这些指令如果被用户程序滥用，可能导致系统崩溃或不稳定，影响其他程序和整个系统的运行。 中断向量是硬件在内存中预设的位置，它包含中断处理程序的入口地址和程序状态字。中断向量的内容由操作系统设定，因为中断处理程序是由操作系统装入内存的，因此操作系统知道正确的中断处理程序位置和运行环境。 中断向量中的处理器状态位应标明为管态，因为这样可以确保中断发生时，系统能按照预先设定的规则进入正确的中断处理程序，保持操作系统的控制。 中断与程序并发密切相关，中断使得操作系统能够在必要时接管处理器，实现进程的调度和切换，如果没有中断，程序将无法被中断，导致并发执行无法实现。 栈和堆是内存管理的两种方式。系统栈主要用于保存中断和子程序调用的信息，遵循后进先出的原则，保证中断恢复和函数返回的正确性。用户栈则是为用户程序中的函数调用和局部变量分配空间，同样遵循后进先出的规则。而堆则是一种动态分配内存的区域，允许程序在运行时动态请求和释放内存，适用于不确定大小的数据存储。 系统栈通常用于保存系统级的上下文信息，如中断处理时的现场保存，而用户栈则服务于用户程序的函数调用，存储函数参数和局部变量。系统栈的用途在于保证系统级操作的连续性和安全性，而用户栈则服务于应用程序的执行逻辑。