操作系统总结：进程切换与内核态权限

在张慕晖的博客中，他分享了2018年春季学期操作系统课程的期中考试总结，涵盖了多个重要的概念。首先，关于进程执行系统调用，他指出一个常见的误解，即从用户态切换到内核态执行时，实际上并不需要切换页表，因为可能是通过直接映射的方式进入内核空间。进程切换通常在内核态发生，因为涉及特权指令，比如修改CR3寄存器。 其次，关于内核线程与用户线程之间的切换，题目提到OS不能让它们直接进行进程切换，但这在Lab5的实验中被证明是错误的，因为可以在创建用户进程后，由内核线程转到用户线程执行。在初始化和配置页表，尤其是启用页机制时，的确需要使用特权指令，这是正确的。 内存管理方面，虽然用户态进程长时间执行死循环可能导致CPU占用，但OS并非无法干预，只要硬件支持中断，就能中断用户进程。二次机会页面替换算法，如时钟算法，存在Belady异常现象，当所有页的访问位全为1时，会导致性能下降。 在处理内存访问异常时，OS不会直接杀死产生异常的用户进程，特别是缺页异常，通常是尝试性地加载缺失的页，而不是立即终止进程。此外，尽管通常认为在OS内核中不能通过系统调用来获取服务，但实际上系统调用可以在同特权级别下执行，无需切换栈。 最后，关于子进程的fork()操作，当调用失败时，确实返回一个负值，这可能暗示了某种错误或异常情况，与常规的返回子进程PID和自身返回0的行为不同，这体现了问题设计的特殊性。 这些总结点深入剖析了操作系统的关键概念，展示了进程管理和内存管理中的细节，以及操作系统设计中的灵活性和复杂性。通过这些题目，学生可以加深对操作系统原理的理解。