操作系统概述
基于2009-2025年408统考真题。
一、操作系统概述、功能、特征、发展阶段
- 多道程序系统 不必（不一定）支持虚拟存储管理。✔️（2022）
💡 深入理解多道程序系统
- 从“串行”到“并发”的飞跃。在多道程序系统出现之前，计算机系统主要是单道程序系统，即每次只允许一个程序在内存中运行。必须等前一个程序完全执行完毕后，下一个程序才能被调入内存运行。多道程序技术通过程序之间的切换，使得CPU在一个程序等待I/O时可以去执行另一个程序，从而显著减少了空闲时间。
- 宏观并行，微观串行的含义：对于单处理机（一个CPU）系统，多道程序运行的显著特点是宏观并行，微观串行。从用户角度看，多个程序都处于运行过程中（宏观并行）；但由于只有一个CPU，在任何一个瞬间，CPU都只能真正执行一道程序中的指令，这些程序是轮流被短暂执行的（微观串行）
- 多道程序系统与分时、实时系统的关系：我们今天熟悉的现代通用操作系统（如Windows, Linux），通常是多道程序系统、分时系统、实时处理等功能的结合体，它们同时具备了高资源利用率、良好的用户交互性和对实时任务的快速响应能力。
- 多任务操作系统 不一定需要运行在多CPU的硬件上，单个CPU通过分时使用也能满足要求（2018）
你可以这样理解它们的关系：多道程序系统是多任务操作系统的核心思想基础，而现代多任务操作系统（通常指抢占式分时系统）是多道程序设计思想在交互性、公平性和系统控制力上的强化和扩展。几乎所有的现代通用操作系统（如Windows, Linux, macOS）都是多任务操作系统。
- 多道程序系统的优点是：CPU利用率高；系统吞吐量大；I/O设备利用率高。（总有一个作业在CPU上执行）
系统开销大（要付出额外开销来组织和切换作业）（2017） - 批处理系统分单道批处理系统和多道批处理系统。中断技术使得多道批处理系统的I/O设备和CPU可以并行工作。
批处理系统缺少交互能力。（2016） - 操作系统提供给应用程序的接口是：系统调用（即程序接口）（2010）
- 单处理机系统 不可并行的是：进程与进程。（2009）
二、CPU运行模式；中断、异常、系统调用
- 中断或异常发生时，CPU既可能处于内核态，又可能处于用户态。取决于当时CPU正在处理的任务。（2024）
- 中断向量表适合采用的数据结构是：数组（2023）
- 执行系统调用过程：由硬件保存的是 断点和程序状态字；将CPU模式改为内核态。（2022）
由操作系统完成的是 通用寄存器内容；执行提调用服务例程 - CPU处于用户态只能执行 非特权指令。
- 通过系统调用完成的操作是：创建新进程。而页置换、进程调度则完全由操作系统完成。（2021）
- 下列指令，只能在内核态执行的是：I/O指令。（2021）
trap指令、数据传送指令、设置断点指令 - CPU检测到硬件信号时，由硬件保存被中断程序的断点（PC程序计数器）和程序状态字寄存器PSW（2020）
硬件找到该中断信号对应的中断向量（中断向量表由操作系统初始化），其指明了中断服务程序入口地址。
- 关于系统调用：用户可以在用户态调用操作系统的服务，但是执行具体的系统调用服务程序是处于内核态的。（2019）
- 系统调用的过程：① 传递系统调用参数 ② 执行陷入trap指令 ③ 执行相应的服务程序 ④ 返回用户态（2017）
- 访存时缺页 属于异常（处理器内部发生的事件） 而不是中断。（2016）
- 执行时不可能“变态”的是：寄存器R0内容取非（2015）
- 不能在用户态执行的是：关中断指令。（2015）
- 不可能在用户态发生的事件是：进程切换（2012）
- 在用户态执行的是：命令解释程序（2011）
三、体系结构、操作系统引导、虚拟机
- 微内核操作系统具有的特征是：较高可靠性、较高安全性、较强扩展性。（2023）
性能不如宏内核。 - 操作系统进行初始化过程中创建的是：中断向量表（2022）
- 计算机开机后，操作系统最终被加载到：RAM（2013）
操作系统的归宿是RAM。
- 为什么是RAM？ CPU（中央处理器）需要直接、快速地读取要执行的程序指令。RAM（内存）的特点正是高速、可读写、随机存取，这满足了操作系统内核被频繁调度和执行的严苛要求。开机后，所有需要运行的程序和数据都必须先加载到内存中，CPU才能处理它们。你可以把
ROM想象成一个“只读的说明书库”，而RAM则是CPU的 办公桌，工作需要什么就从库房里拿到桌面上来操作。 - BIOS和ROM的角色：BIOS是一组重要的基础程序，但它本身不是操作系统的目的地。这组程序被固化在主板上一块名为ROM（只读存储器）的芯片中。它的核心任务如流程图所示，是完成硬件自检 和初始化，为加载真正的操作系统做好准备。当BIOS完成任务，将控制权交给从磁盘加载的操作系统内核后，它的使命就基本结束了
