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1 下列选项中，在用户态执行的是 ( )。

A. 命令解释程序

B. 缺页处理程序

C. 进程调度程序

D. 时钟中断处理程序

解析：

操作系统中的程序执行状态通常分为用户态（User Mode）和核心态（Kernel Mode）。核心态拥有访问所有硬件和内存的最高权限，主要运行操作系统内核代码。用户态权限受限，主要运行应用程序。

• A. 命令解释程序： 如 Shell 或 cmd.exe，它是一个应用程序，负责接收和解释用户输入的命令。它本身运行在用户态。当它需要执行需要特权的操作时（如创建进程），会通过系统调用陷入核心态。

• B. 缺页处理程序： 当用户程序访问的页面不在内存时，会产生一个缺页异常（中断）。CPU会立即从用户态切换到核心态，转而去执行操作系统的缺页处理程序，以从磁盘调入相应页面。因此，缺页处理程序在核心态执行。

• C. 进程调度程序： 这是操作系统内核的核心组件，负责决定哪个进程将获得CPU的使用权。它需要修改进程控制块等内核数据结构，必须在核心态执行。

• D. 时钟中断处理程序： 时钟中断是硬件中断，用于计时和触发进程调度等。中断发生后，CPU会立即切换到核心态来执行对应的中断处理程序。因此，时钟中断处理程序在核心态执行。

综上所述，只有命令解释程序是运行在用户态的。

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2 下列选项中，不可能在用户态发生的事件是 ( )。

A. 系统调用

B. 外部中断

C. 进程切换

D. 缺页

解析：

本题询问哪个事件本身不是在用户态发生的。我们需要区分事件的“触发”和“处理”。事件的触发可能在用户态，但其处理程序通常在核心态执行。

• A. 系统调用： 用户程序在用户态下执行时，通过一条特殊的指令（如 trap 或 syscall）主动请求操作系统服务，从而引发从用户态到核心态的转换。事件的“起因”发生在用户态。

• B. 外部中断： 也称硬件中断，例如 I/O 操作完成或时钟中断。当用户程序在用户态下执行时，这些来自外部设备的中断信号可以随时发生，中断当前的用户态执行，并强制CPU转入核心态去处理中断。因此，中断事件可以发生在用户程序执行期间（即用户态下）。

• C. 进程切换： 进程切换是操作系统内核的一项功能，它负责保存当前进程的上下文，并加载另一个进程的上下文。这个过程完全由操作系统在核心态完成，它是由调度程序执行的。用户程序不能在用户态下执行进程切换操作。虽然触发进程切换的事件（如时钟中断或系统调用）可能在用户态时发生，但“进程切换”这个行为本身是在核心态中进行的。

• D. 缺页： 当用户程序在用户态下执行一条指令，试图访问一个不在物理内存中的页面时，会立即触发一个缺页异常。这个异常发生在用户态，并导致CPU切换到核心态去执行缺页处理程序。

因此，“进程切换”这个操作本身是在核心态完成的，不可能在用户态发生。

好的，我们按照新的格式重新组织一下。

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3.【2012 统考真题】 中断处理和子程序调用都需要压栈，以便保护现场。中断处理一定会保存而子程序调用不需要保存其内容的是（）。

A. 程序计数器

B. 程序状态字寄存器

C. 通用数据寄存器

D. 通用地址寄存器

解析：

本题旨在区分中断和子程序调用在保存现场时的关键不同点。

• 子程序调用（Function/Subroutine Call）： 通常在同一进程和同一特权级别（用户态）内发生。其主要目的是返回到调用指令的下一条指令继续执行。因此，程序计数器（PC） 的值（即返回地址）必须被保存。其他通用寄存器的保存则根据编译器和调用约定（caller-saved vs. callee-saved）来决定，不是必须全部保存。关键在于，子程序调用不涉及特权等级的改变，因此通常不需要保存和改变程序状态字（PSW） 中与特权状态相关的部分。

• 中断处理（Interrupt Handling）： 中断是来自硬件或异常事件的异步请求，它会打断当前进程的执行。中断发生后，CPU会从用户态强制切换到内核态。为了在中断处理完毕后能够精确地恢复到被中断前的状态，操作系统必须保存完整的现场。这不仅包括程序计数器（PC），还必须包括程序状态字寄存器（PSW）。PSW中包含了CPU当前的工作模式（用户态/内核态）、条件码（如零标志、溢出标志）等关键状态信息。中断处理一定会改变CPU的工作模式，因此必须保存旧的PSW并在进入中断服务程序时设置新的PSW，在返回时再恢复原有的PSW。

结论： 程序状态字寄存器（PSW）是中断处理时必须保存，而子程序调用时通常不需要保存的核心部件。故选B。

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4.【2013 统考真题】 下列选项中，会导致用户进程从用户态切换到内核态的操作是（）。

I. 整数除以零

II. sin()函数调用

III. read 系统调用

A. 仅 I、II

B. 仅 I、III

C. 仅 II、III

D. I、II 和 III

解析：

本题考查从用户态转换到内核态的途径。这种转换通常由三类事件引起：系统调用、异常和外部中断。

• I. 整数除以零： 这是一个在程序执行期间由CPU检测到的错误，属于异常（Exception） 或陷入（Trap）。当CPU试图执行此非法操作时，它会中止当前指令，并将控制权转移给操作系统内核中的特定异常处理程序。这个过程伴随着从用户态到内核态的切换。因此，I 会导致模式切换。

• II. sin()函数调用： sin() 是一个标准的数学库函数。调用库函数是在用户空间内完成的，它只是一个普通的函数调用，控制流从一个用户态地址跳转到另一个用户态地址（库函数的代码区）。这个过程不涉及操作系统内核的介入，也不会发生特权级别的改变。因此，II 不会导致模式切换。

• III. read 系统调用： read 是一个典型的系统调用（System Call）。用户程序通过它请求操作系统提供I/O服务（如读取文件）。由于I/O设备是受内核管理的特权资源，用户程序不能直接访问。因此，执行read系统调用会通过一个特殊的陷入指令（如 syscall）使CPU从用户态切换到内核态，由内核代为完成读操作。因此，III 会导致模式切换。

结论： 整数除以零（异常）和read系统调用会导致进程从用户态切换到内核态。故选B。

5.下列指令中，不能在用户态执行的是（ ）。 A. trap指令 B. 跳转指令 C. 压栈指令 D. 关中断指令

关中断指令是特权指令，只能在内核态（管态）执行，不能在用户态执行。

• trap指令：用于产生软中断，用户程序可以执行来请求系统服务
• 跳转指令：普通的程序控制指令，用户态可以执行
• 压栈指令：普通的数据操作指令，用户态可以执行
• 关中断指令：特权指令，涉及系统安全和稳定性，只能在内核态执行

用户态程序如果能随意关闭中断，会严重影响系统的正常运行

6.处理外部中断时，应该由操作系统保存的是（ ）。 A. 程序计数器（PC）的内容 B. 通用寄存器的内容 C. 快表（TLB）中的内容 D. Cache中的内容

    处理外部中断时，需要保存被中断程序的现场信息

• A. 程序计数器（PC）的内容：PC保存下一条要执行指令的地址，中断发生时硬件会自动将PC压入堆栈或保存到特定寄存器中，这是硬件自动完成的，不是操作系统主动保存的。
• B. 通用寄存器的内容：这些是被中断程序正在使用的寄存器，包含程序的运算数据和中间结果。操作系统的中断处理程序需要主动保存这些寄存器内容，以便中断处理完成后能够恢复被中断程序的执行状态。
• C. 快表（TLB）中的内容：TLB是硬件管理的，不需要操作系统显式保存。
• D. Cache中的内容：Cache也是硬件管理的，操作系统不需要主动保存。

修正答案：B. 通用寄存器的内容

PC的保存通常是硬件自动完成的（通过中断向量机制），而通用寄存器的内容需要操作系统的中断处理程序主动保存到PCB或堆栈中，这样才能在中断处理完成后正确恢复被中断程序的状态

7. 【2015 统考真题】假定下列指令已装入指令寄存器，则执行时不可能导致 CPU 从用户态变为内核态（系统态）的是（ ）。

A. DIV R0, R1    ; (R0)/(R1)→R0  
B. INT n    ; 产生软中断  
C. NOT R0    ; 寄存器 R0 的内容取非  
D. MOV R0, addr    ; 把地址 addr 处的内存数据放入寄存器 R0  

答案：C

解析：
- NOT R0指令是简单的逻辑非操作，不会产生任何异常或中断，因此不会导致CPU从用户态切换到内核态。
- 其他选项：DIV可能触发除零异常，INT是显式软中断指令，MOV访存可能触发缺页异常，这些都会导致态切换。

8. 【2016 统考真题】异常是指令执行过程中在处理器内部发生的特殊事件，中断是来自处理器外部的请求事件。下列关于中断或异常情况的叙述中，错误的是（ ）。

A. "访存时缺页"属于中断  
B. "整数除以 0"属于异常  
C. "DMA 传送结束"属于中断  
D. "存储保护错"属于异常  

答案：A

解析：
- "访存时缺页"是由CPU内部指令执行引发的异常事件，属于异常而非中断，因此A选项错误。
- 其他选项分类正确："整数除以0"是运算异常，"DMA传送结束"是外部设备中断，"存储保护错"是内存访问异常。