操作系統中斷和俘獲有什麼不同

㈠ 在計算機系統中，請解釋什麼是中斷，請用流程圖畫出一次中斷處理流程

中斷是指計算機運行過程中，出現某些意外情況需主機干預時，機器能自動停止正在運行的程序並轉入處理新情況遲笑的程序，處理完畢後又返回原被暫停的程序繼續運行。

中斷流程圖如下：

(1)操作系統中斷和俘獲有什麼不同擴展閱讀

眾所周知，處理器的速度跟外圍硬體設備的速度往往不在一個數量級上，因此，如果內核採取讓處理器向硬體發出一個請求，然後專門等待回應的辦法，顯然降低內核效率。

既然硬體的響應這么慢，那麼內核就應該在此期間處理其他事務，等到硬體真正完成了請求的操作之後，再回過頭來對它進行處緩州理。想要實現這種功能，輪詢（polling）可能會是一種解決辦法。可以讓內核定期對設備的狀態進行查詢，然後做出相應的處理。

不過這種方法很可碼哪含能會讓那個內核做不少無用功，因為無論硬體設備是正在忙碌著完成任務還是已經大功告成，輪詢總會周期性的重復執行。更好的辦法是由我們來提供一種機制，讓硬體在需要的時候再向內核發出信號（變內核主動為硬體主動），這就是中斷機制。

中斷使得硬體得以與處理器進行通信。舉個例子，在你敲打鍵盤的時候，鍵盤控制器（控制鍵盤的硬體設備）會發送一個中斷，通知操作系統有鍵按下。中斷本質是一種特殊的電信號，由硬體設備發向處理器。

處理器接受到中斷後，會馬上向操作系統反映此信號的到來，然後就由os負責處理這些新到來的數據。硬體設備生成中斷的時候並不考慮與處理器的時鍾同步——換句話說就是中斷隨時可以產生。因此，內核隨時可能因為新到來的中斷而被打斷。

不同的設備對應的中斷不同，而每個中斷都通過一個惟一的數字標識。因此，來自鍵盤的中斷就有別於來自硬碟的中斷，從而使得操作系統能夠對中斷進行區分，並知道哪個硬體設備產生了哪個中斷。這樣，操作系統才能給不同的中斷提供不同的中斷處理程序。

在它執行程序的時候，如果有另外的事件發生（比如用戶又打開了一個程序）那麼這時候就需要由計算機系統的中斷機制來處理了。

中斷機制包括硬體的中斷裝置和操作系統的中斷處理服務程序。

讓硬體在需要的時候再向內核發出信號。

參考資料來源：網路-中斷機制

參考資料來源：網路-中斷

㈡ 操作系統問題

一：
答：操作系統是計算機發展的必然產物。
從1950年至今，操作系統的發展主要經歷了如下幾個階段：
1. 手工操作階段-------無操作系統；
2. 批處理系統---------早期批處理、執行系統；
3. 操作系統形成---------批處理操作系統、分時操作系統、實時操作系統；
4. 現代操作系統---------個人計算機操作系統、網路操作系統、分布式操作系統
它是由客觀的需要而產生，並隨著計算機技術的發展和計算機應用的日益廣泛而逐漸發展和完善的。它的功能由弱到強，在計算機中的地位也不斷提高，以至成為系統的核心。研究操作系統的發展歷程是用一種歷史的觀點去分析操作系統，總結操作系統從無到有，直到現代操作系統，經歷了幾個階段，每個階段採用的技術、獲得的成就、解決的問題以及進一步發展出現的新問題，都便於從中體會操作系統產生的必然性。

二：
答：1：操作系統是一個大型的程序系統，它負責計算機系統軟，硬體資源的分配和管理；控制和協調並發活動；提供用戶介面，是用戶獲得良好的工作環境。
2：操作系統是重要的系統軟體，只有配置了操作系統這一系統軟體後，才使計算機系統體現出系統的完整性和可利用性。

三：
答：
批處理：引入批量監督程序是為了實現作業建立和作業過渡的自動化。監督程序是一個常駐主寸很小的核心代碼；隨著處理機速度的不斷提高，處理機和I/O設備之間的速度差距形成了一對矛盾；為了克服這一缺點，在批處理系統中引入了離線I/O技術而形成了離線批處理系統。
批處理系統是在解決人機矛盾，中央處理器高速度和I/O設備的低速度這一矛盾的過程中發展起來的。
執行系統：藉助於通道與中斷技術，I/O工作可以在主機控制之下完成。這時，原有的監督程序不僅要負責調度過夜自動地運行，而且還要提供I/O控制功能，它增強了原有的功能。執行系統比拖機處理前進了一步，它節省了衛星機，降低了成本，而且同樣能支持主機和通道，主機和外設的並行操作。在執行系統中用戶程序的I/O工作是委託給系統實現的，由系統檢查其命令的合法性，這就可以避免由於不合法的I/O命令造成對系統的威脅，從而提高系統的安全性，。

四：
答(1)多道：即計算機內存中同時年放幾道相互獨立的程序。
(2)寵觀亡並行：同時進入系統的幾進程序都處於運行過程中．即它們光後開始了各自
的運行，但都未運行完畢。
(3)微觀上串列；從`微觀上看，主寸中的多道程序輪流或分時地佔有處理機，交替執行。
分時技術：（1調制性：即眾害聯機用戶可以同時使用一台計算機；
2：由於配置的分時操作系統是採用時間片輪轉的辦法使一台計算機同時為許多終端用戶服務的。因此，客觀效果是這地用戶彼此之間都感覺不到別人也在使用這台汁計算機．好象只有自己獨占計算機一樣，所以分時系統響應比較快。

五：
答：網路操作系統要求網路用戶在使用網路資源時首先必須了解網路資源，網路用戶必須知道網路中各個計算機的功能與配置、軟體資源、網路文件結構等情況，在網路中如果用戶要讀一個共享文件時，用戶必須知道這個文件放在哪一台計算機的哪一個目錄下；分布式操作系統是以全局方式管理系統資源的，它可以為用戶任意調度網路資源，並且調度過程是「透明」的。

六：教材26頁第七題
（2）cpu有空閑等待現象，在程序b輸入結束後，程序a還未輸入，造成等待現象。
（3）運行是沒有等待現象，因為系統有一個輸入機兩個列印機，所以沒有等待現象。
七：
答：處理機的態就是處理機當前處於何種狀態，正在執行哪種程序。為了保護操作系統，至少要區分兩種狀態：管態和用戶態。
用戶程序運行時，所需資源必須向操作系統提出請求，自己不能隨意取用系統資源，這兩類不同的程序（管理程序和用戶程序）執行時應有不同的許可權，為此根據對資源和機器指令的使用許可權，將處理執行時的工作狀態區分為不同的狀態。

八：
答：中斷是指某個時間發生時，系統終止現行程序的運行，引出處理時間程序對該事件進行處理，處理完畢後返回斷點，繼續執行。為了實現並發活動，為了實現計算機的自動化工作，系統必須具備處理中斷能力。

九：
答：強迫性中斷是由某種事故或外部請求信號所引起的，而自願中斷是由於運行程序請求操作系統服務而引起的，強迫性中斷則不是。（I/O，外中斷，機器故障中斷，程序性中斷屬於強迫中斷，而訪問管理中斷是屬於自願中斷。中斷是處理機外部事件引起的中斷，俘獲則是處理機內部引起的中斷。在同時發生中斷和俘獲請求時，俘獲總是優先得到響應和處理的。（UNIX系統中的中斷和俘獲及處理機制在小型機和微型機中具有代表性。）整個中斷處理的功能是由硬體和軟體配合完成的，硬體負責中斷進入過程即發現和響應中斷請求，把中斷原因和斷點記下來供軟體處理查用，同時負責引出中斷處理程序。而中斷分析，中斷處理，恢復被中斷程序現場等工作則由軟體的中斷處理程序來完成。

十：
答：中斷源：引起中斷的事件是中斷源。
中斷裝置：確保後繼指令能正確執行的那些現場狀態信息。
中斷響應：實質是指交換指令執行地址的處理器狀態，以達到保留程序斷點及有關信息；並自動轉入相應的中斷處理程序執行。
向量中斷：當中斷發生時，由中斷源引導處理機進入中斷服務程序的中斷過程。中斷裝置即發現中斷源而產生中斷過程的設備

十一：
答：不需要，因為當中斷發生時，必須立即把現場信息保存在主存中（不同程序的現場一般保存在不同區域中），因此保存現場應該是中斷進管後的第一件工作，因此應由硬體和軟體共同承擔，但兩者承擔多少則由具體機器而定。

十二：
答：不需要，為了確保被中斷程序從恢復點繼續運行，必須在該程序重新運行之前，報保留的該程序現場信息從主存中送至相應的指令計數器，通用寄存器或者一些特殊的寄存器，所以需要硬體和軟體一起承擔。

十三：
答：中斷向量就是存儲該類型中斷的中斷的中斷服務例行程序的入口地址和處理器狀態字的存儲單元。系統中所有中斷類型的中斷向量放在一起，形成中斷向量表。在中斷向量表中，存放每一個中斷向量的地址成為中斷向量地址。在向量中斷中，由於每一個終端有自己的中斷向量，所以當發生某一中斷事件時，可直接進入處理該事件的中斷處理程序。

十四：
答：操作系統提供兩個用戶介面：
程序級：系統調用。
操作命令級：作業控制語言（ 早期批處理操作 系統），鍵盤命令（互動式操作系統，分時操作系統為代表），圖形用戶介面（UNIX、WINDOWS）。

十五：
答：系統調用：系統調用是操作系統與用戶的介面之一，用戶在程序中使用系統調用請求操作系統的服務。（系統調用命令、進管指令、訪管指令）。

十六：
答：系統調用是通過訪管指令實現的。在程序中，如果希望請求操作系統的服務（例如，打開一個文件，顯示某個目錄的內容等），就要執行一條訪管指令（trap、int），系統處理這個中斷，即為用戶提供相應的服務（或者稱響應用戶的請求）。