操作系统中断和俘获有什么不同

㈠ 在计算机系统中，请解释什么是中断，请用流程图画出一次中断处理流程

中断是指计算机运行过程中，出现某些意外情况需主机干预时，机器能自动停止正在运行的程序并转入处理新情况迟笑的程序，处理完毕后又返回原被暂停的程序继续运行。

中断流程图如下：

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众所周知，处理器的速度跟外围硬件设备的速度往往不在一个数量级上，因此，如果内核采取让处理器向硬件发出一个请求，然后专门等待回应的办法，显然降低内核效率。

既然硬件的响应这么慢，那么内核就应该在此期间处理其他事务，等到硬件真正完成了请求的操作之后，再回过头来对它进行处缓州理。想要实现这种功能，轮询（polling）可能会是一种解决办法。可以让内核定期对设备的状态进行查询，然后做出相应的处理。

不过这种方法很可码哪含能会让那个内核做不少无用功，因为无论硬件设备是正在忙碌着完成任务还是已经大功告成，轮询总会周期性的重复执行。更好的办法是由我们来提供一种机制，让硬件在需要的时候再向内核发出信号（变内核主动为硬件主动），这就是中断机制。

中断使得硬件得以与处理器进行通信。举个例子，在你敲打键盘的时候，键盘控制器（控制键盘的硬件设备）会发送一个中断，通知操作系统有键按下。中断本质是一种特殊的电信号，由硬件设备发向处理器。

处理器接受到中断后，会马上向操作系统反映此信号的到来，然后就由os负责处理这些新到来的数据。硬件设备生成中断的时候并不考虑与处理器的时钟同步——换句话说就是中断随时可以产生。因此，内核随时可能因为新到来的中断而被打断。

不同的设备对应的中断不同，而每个中断都通过一个惟一的数字标识。因此，来自键盘的中断就有别于来自硬盘的中断，从而使得操作系统能够对中断进行区分，并知道哪个硬件设备产生了哪个中断。这样，操作系统才能给不同的中断提供不同的中断处理程序。

在它执行程序的时候，如果有另外的事件发生（比如用户又打开了一个程序）那么这时候就需要由计算机系统的中断机制来处理了。

中断机制包括硬件的中断装置和操作系统的中断处理服务程序。

让硬件在需要的时候再向内核发出信号。

参考资料来源：网络-中断机制

参考资料来源：网络-中断

㈡ 操作系统问题

一：
答：操作系统是计算机发展的必然产物。
从1950年至今，操作系统的发展主要经历了如下几个阶段：
1. 手工操作阶段-------无操作系统；
2. 批处理系统---------早期批处理、执行系统；
3. 操作系统形成---------批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统；
4. 现代操作系统---------个人计算机操作系统、网络操作系统、分布式操作系统
它是由客观的需要而产生，并随着计算机技术的发展和计算机应用的日益广泛而逐渐发展和完善的。它的功能由弱到强，在计算机中的地位也不断提高，以至成为系统的核心。研究操作系统的发展历程是用一种历史的观点去分析操作系统，总结操作系统从无到有，直到现代操作系统，经历了几个阶段，每个阶段采用的技术、获得的成就、解决的问题以及进一步发展出现的新问题，都便于从中体会操作系统产生的必然性。

二：
答：1：操作系统是一个大型的程序系统，它负责计算机系统软，硬件资源的分配和管理；控制和协调并发活动；提供用户接口，是用户获得良好的工作环境。
2：操作系统是重要的系统软件，只有配置了操作系统这一系统软件后，才使计算机系统体现出系统的完整性和可利用性。

三：
答：
批处理：引入批量监督程序是为了实现作业建立和作业过渡的自动化。监督程序是一个常驻主寸很小的核心代码；随着处理机速度的不断提高，处理机和I/O设备之间的速度差距形成了一对矛盾；为了克服这一缺点，在批处理系统中引入了脱机I/O技术而形成了脱机批处理系统。
批处理系统是在解决人机矛盾，中央处理器高速度和I/O设备的低速度这一矛盾的过程中发展起来的。
执行系统：借助于通道与中断技术，I/O工作可以在主机控制之下完成。这时，原有的监督程序不仅要负责调度过夜自动地运行，而且还要提供I/O控制功能，它增强了原有的功能。执行系统比拖机处理前进了一步，它节省了卫星机，降低了成本，而且同样能支持主机和通道，主机和外设的并行操作。在执行系统中用户程序的I/O工作是委托给系统实现的，由系统检查其命令的合法性，这就可以避免由于不合法的I/O命令造成对系统的威胁，从而提高系统的安全性，。

四：
答(1)多道：即计算机内存中同时年放几道相互独立的程序。
(2)宠观亡并行：同时进入系统的几进程序都处于运行过程中．即它们光后开始了各自
的运行，但都未运行完毕。
(3)微观上串行；从`微观上看，主寸中的多道程序轮流或分时地占有处理机，交替执行。
分时技术：（1调制性：即众害联机用户可以同时使用一台计算机；
2：由于配置的分时操作系统是采用时间片轮转的办法使一台计算机同时为许多终端用户服务的。因此，客观效果是这地用户彼此之间都感觉不到别人也在使用这台汁计算机．好象只有自己独占计算机一样，所以分时系统响应比较快。

五：
答：网络操作系统要求网络用户在使用网络资源时首先必须了解网络资源，网络用户必须知道网络中各个计算机的功能与配置、软件资源、网络文件结构等情况，在网络中如果用户要读一个共享文件时，用户必须知道这个文件放在哪一台计算机的哪一个目录下；分布式操作系统是以全局方式管理系统资源的，它可以为用户任意调度网络资源，并且调度过程是“透明”的。

六：教材26页第七题
（2）cpu有空闲等待现象，在程序b输入结束后，程序a还未输入，造成等待现象。
（3）运行是没有等待现象，因为系统有一个输入机两个打印机，所以没有等待现象。
七：
答：处理机的态就是处理机当前处于何种状态，正在执行哪种程序。为了保护操作系统，至少要区分两种状态：管态和用户态。
用户程序运行时，所需资源必须向操作系统提出请求，自己不能随意取用系统资源，这两类不同的程序（管理程序和用户程序）执行时应有不同的权限，为此根据对资源和机器指令的使用权限，将处理执行时的工作状态区分为不同的状态。

八：
答：中断是指某个时间发生时，系统终止现行程序的运行，引出处理时间程序对该事件进行处理，处理完毕后返回断点，继续执行。为了实现并发活动，为了实现计算机的自动化工作，系统必须具备处理中断能力。

九：
答：强迫性中断是由某种事故或外部请求信号所引起的，而自愿中断是由于运行程序请求操作系统服务而引起的，强迫性中断则不是。（I/O，外中断，机器故障中断，程序性中断属于强迫中断，而访问管理中断是属于自愿中断。中断是处理机外部事件引起的中断，俘获则是处理机内部引起的中断。在同时发生中断和俘获请求时，俘获总是优先得到响应和处理的。（UNIX系统中的中断和俘获及处理机制在小型机和微型机中具有代表性。）整个中断处理的功能是由硬件和软件配合完成的，硬件负责中断进入过程即发现和响应中断请求，把中断原因和断点记下来供软件处理查用，同时负责引出中断处理程序。而中断分析，中断处理，恢复被中断程序现场等工作则由软件的中断处理程序来完成。

十：
答：中断源：引起中断的事件是中断源。
中断装置：确保后继指令能正确执行的那些现场状态信息。
中断响应：实质是指交换指令执行地址的处理器状态，以达到保留程序断点及有关信息；并自动转入相应的中断处理程序执行。
向量中断：当中断发生时，由中断源引导处理机进入中断服务程序的中断过程。中断装置即发现中断源而产生中断过程的设备

十一：
答：不需要，因为当中断发生时，必须立即把现场信息保存在主存中（不同程序的现场一般保存在不同区域中），因此保存现场应该是中断进管后的第一件工作，因此应由硬件和软件共同承担，但两者承担多少则由具体机器而定。

十二：
答：不需要，为了确保被中断程序从恢复点继续运行，必须在该程序重新运行之前，报保留的该程序现场信息从主存中送至相应的指令计数器，通用寄存器或者一些特殊的寄存器，所以需要硬件和软件一起承担。

十三：
答：中断向量就是存储该类型中断的中断的中断服务例行程序的入口地址和处理器状态字的存储单元。系统中所有中断类型的中断向量放在一起，形成中断向量表。在中断向量表中，存放每一个中断向量的地址成为中断向量地址。在向量中断中，由于每一个终端有自己的中断向量，所以当发生某一中断事件时，可直接进入处理该事件的中断处理程序。

十四：
答：操作系统提供两个用户接口：
程序级：系统调用。
操作命令级：作业控制语言（ 早期批处理操作 系统），键盘命令（交互式操作系统，分时操作系统为代表），图形用户接口（UNIX、WINDOWS）。

十五：
答：系统调用：系统调用是操作系统与用户的接口之一，用户在程序中使用系统调用请求操作系统的服务。（系统调用命令、进管指令、访管指令）。

十六：
答：系统调用是通过访管指令实现的。在程序中，如果希望请求操作系统的服务（例如，打开一个文件，显示某个目录的内容等），就要执行一条访管指令（trap、int），系统处理这个中断，即为用户提供相应的服务（或者称响应用户的请求）。