计算机操作系统第三版第七章
计算机操作系统(第三版)第7章
(a) 中断向量
陷入向量单元 004 064 070 074 … 陷入种类 总线超时 非法指令 电源故障 trap 指令 … 优先级 7 7 7 7 … 陷入处理程序入口地址 trap trap trap trap …
(b) 陷入向量 图7-6 中断向量与陷入向量
第七章 操作系统接口
7.4 UNIX系统调用 系统调用
第七章 操作系统接口 1．命令行方式 2．批命令方式 ．
第七章 操作系统接口 7.1.2 联机命令的类型 为了能向用户提供多方面的服务，通常，OS都向用户提 供了几十条甚至上百条的联机命令。根据这些命令所完成功 能的不同，可把它们分成以下几类: ① 系统访问类； ② 磁盘操作类； ③ 文件操作类； ④ 目录操作类； ⑤ 通信类； ⑥ 其他命令。
第七章 操作系统接口 5．其它命令 (1) 输入输出重定向命令。 (2) 管道连接。 (3) 过滤命令。 (4) 批命令。
第七章 操作系统接口 7.1.3 键盘终端处理程序 为了实现人机交互，还须在微机或终端上配置相应的键 盘终端处理程序，它应具有下述几方面的功能： (1) 接收用户从终端上打入的字符。 (2) 字符缓冲，用于暂存所接收的字符。 (3) 回送显示。 (4) 屏幕编辑。 (5) 特殊字符处理。
第七章 操作系统接口 7.3.3 POSIX标准 POSIX标准 存在问题：调用不统一。 国际标准化组织ISO给出的有关系统调用的国际标准 POSIX1003.1(Portable Operating System IX)，也称为“基 于UNIX 的可移植操作系统接口”。 POSIX 定义了标准应用程序接口(API)，用于保证编制的 应用程序可以在源代码一级上在多种操作系统上移植运行。
第七章 操作系统接口 (6) 获得用户ID。UNIX系统提供了一组用于获得用户ID 的系统调用，如getuid可用于获得真正的用户ID，geteuid 用于获得有效用户ID，getgid用于获得真正用户组ID等。 (7) 进程暂停(pause)。可用此系统调用将调用进程挂起， 直至它收到一个信号为止。
计算机操作系统(第3版)课后习题答案(完整版)【精选文档】
第一章1．设计现代OS的主要目标是什么？答：(1）有效性（2）方便性（3）可扩充性（4）开放性2．OS的作用可表现在哪几个方面？答：（1)OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口（2）OS作为计算机系统资源的管理者（3）OS实现了对计算机资源的抽象3．为什么说OS实现了对计算机资源的抽象?答：OS首先在裸机上覆盖一层I/O设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第一层次抽象;在第一层软件上再覆盖文件管理软件，实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。
OS 通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。
4．试说明推动多道批处理系统形成和发展的主要动力是什么?答:主要动力来源于四个方面的社会需求与技术发展:（1）不断提高计算机资源的利用率；（2）方便用户；(3）器件的不断更新换代；(4)计算机体系结构的不断发展。
5．何谓脱机I/O和联机I/O?答：脱机I/O 是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机,在外围机的控制下，把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上。
该方式下的输入输出由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下进行的。
而联机I/O方式是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接控制下进行的。
6．试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？答：推动分时系统形成和发展的主要动力是更好地满足用户的需要。
主要表现在:CPU 的分时使用缩短了作业的平均周转时间;人机交互能力使用户能直接控制自己的作业；主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机，独立地处理自己的作业.7．实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？答：关键问题是当用户在自己的终端上键入命令时,系统应能及时接收并及时处理该命令，在用户能接受的时延内将结果返回给用户.解决方法：针对及时接收问题，可以在系统中设置多路卡，使主机能同时接收用户从各个终端上输入的数据；为每个终端配置缓冲区,暂存用户键入的命令或数据。
计算机操作系统第三版
3. OS
对于一台完全无软件的计算机系统(即裸机)，即使其功 能再强，也必定是难于使用的。如果我们在裸机上覆盖上一 层I/O设备管理软件，用户便可利用它所提供的I/O命令，来 进行数据输入和打印输出。此时用户所看到的机器， 将是一 台比裸机功能更强、使用更方便的机器。通常把覆盖了软件 的机器称为扩充机器或虚机器。如果我们又在第一层软件上 再覆盖上一层文件管理软件，则用户可利用该软件提供的文 件存取命令，来进行文件的存取。此时，用户所看到的是台 功能更强的虚机器。如果我们又在文件管理软件上再覆盖一 层面向用户的窗口软件，则用户便可在窗口环境下方便地使 用计算机，形成一台功能更强的虚机器。
1.1 操作系统的目标和作用
1.1.1 操作系统的目标
目前存在着多种类型的OS，不同类型的OS，其目 标各有所侧重。通常在计算机硬件上配置的OS，其目
1. 方便性 2. 有效性 3. 可扩充性 4. 开放性
1.1.2 操作系统的作用
1.OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口
OS作为用户与计算机硬件系统之间接口的含义是： OS处于用户与计算机硬件系统之间，用户通过OS来使 用计算机系统。或者说，用户在OS帮助下，能够方便、 快捷、安全、可靠地操纵计算机硬件和运行自己的程序。 应注意，OS是一个系统软件，因而这种接口是软件接 口。
开始
还有 下 一个 作业？
是 把下一个作业的源 程序 转换为 目标程 序
否
停止
是
源程 序
有错 吗？
否
运行 目标 程序
装配 目标 程序
图 1-3 单道批处理系统的处理流程
2. 单道批处理系统是最早出现的一种OS，严格地说， 它只能算作是OS的前身而并非是现在人们所理解的OS。 尽管如此，该系统比起人工操作方式的系统已有很大进 步。
精品文档-计算机操作系统(第三版)汤小丹-第7章
第七章 操作系统接口 4．目录操作命令
(1) 建立子目录命令mkdir：用于建立指定名字的新目录。
(2) 显示目录命令dir：用于显示指定磁盘中的目录项。
(3) 删除子目录命令rmdir：用于删除指定的子目录文件， 但不能删除普通文件，而且，一次只能删除一个空目录(其中仅 含“.”和“..”两个文件)，不能删除根及当前目录。
(4) 备份命令Backup。该命令用于把硬盘上的文件复制到 软盘上，而RESTORE命令则完成相反的操作。
第七章 操作系统接口 3．文件操作命令
每个操作系统都提供了一组文件操作命令。在微机OS中的 文件操作命令有下述几种：
(1) 显示文件命令type：用于将指定文件内容显示在屏幕 上。
(2) 拷贝文件命令copy：用于实现文件的拷贝。
1．系统访问类
在单用户微型机中，一般没有设置系统访问命令。然而在 多用户系统中，为了保证系统的安全性，都毫无例外地设置了 系统访问命令，即注册命令Login。用户在每次开始使用某终端 时，都须使用该命令，使系统能识别该用户。凡要在多用户系 统的终端上上机的用户，都必须先在系统管理员处获得一合法 的注册名和口令。以后，每当用户在接通其所用终端的电源后， 便由系统直接调用，并在屏幕上显示出以下的注册命令：
第七章 操作系统接口
(3) 过滤命令。在UNIX及MS-DOS中都有过滤命令，用于读 取指定文件或标准输入，从中找出由参数指定的模式，然后把 所有包含该模式的行都打印出来。例如，MS-DOS中用命令
find/N“erase”(路径名)
可对由路径名指定的输入文件逐行检索，把含有字符串“erase” 的行输出。其中，/N是选择开关，表示输出含有指定字串的行； 如果不用N而用C，则表示只输出含有指定字串的行数；若用V， 则表示输出不含指定字串的行。
计算机操作系统教程第三版答案
第一章操作系统概述课后习题. 硬件将处理机划分为两种状态，即管态和目态，这样做给操作系统设计带来什么好处答：便于设计平安可靠的操作系统。
管态和目态是计算机硬件为保护操作系统免受用户程序的干扰和破坏而引入的两种状态。
通常操作系统在管态下运行，可以执行所有机器指令；而用户程序在目态下运行，只能执行非特权指令。
如果用户程序企图在目态下执行特权指令，将会引起保护性中断，由操作系统终止该程序的执行，从而保护了操作系统。
. 何为特权指令举例说明之。
如果允许用户执行特权指令，会带来什么后果？答：只能在管态下才能执行的指令称为特权指令。
如开关中断、置程序状态存放器等。
如果允许用户执行特权指令，它将不仅影响当前运行的程序，而且还有可能影响操作系统的正常运行，甚至整个系统。
. 中断向量在机器中的存储位置是由硬件确定的，还是由软件确定的答：中断向量在机器中的位置是由硬件确定的。
例如，在中，内存空间——为中断向量空间。
. 中断向量的内容是由操作系统程序确定的还是由用户程序确定的？答：中断向量的内容是由操作系统程序确定的。
向量的内容包括中断处理程序的入口地址和程序状态字〔中断处理程序运行环境〕，中断处理程序是由操作系统装入内存的，操作系统将根据装入的实际地址和该中断处理程序的运行环境来填写中断向量。
. 中断向量内的处理机状态位应当标明是管态还是目态为什么答：应当标明是管态。
该状态由系统初试化程序设置，这样才能保证中断发生后进入操作系统规定的中断处理程序。
. 中断和程序并发之间的关系是什么？答：中断是程序并发的必要条件。
如果没有中断，操作系统不能获得系统控制权，无法按调度算法对处机进展重新分配，一个程序将一直运行到完毕而不会被打断。
. 说明“栈〞和“堆〞的差异．答：栈是一块按后进先出〔〕规则访问的存储区域，用来实现中断嵌套和子程序调用的参数和返回断点。
而堆虽然是一块存储区域，但是对堆的访问是任意的，没有后进先出的要求，堆主要用来为动态变量分配存储空间。
计算机操作系统第七章--磁盘调度
7.1.1磁盘性能简述
2.移动头磁盘 每个盘面配一个磁头，装入磁臂 中，为能访问该盘面上的所有磁道，该 磁头必须移动进行寻道。移动头磁盘只 能进行串行读/写，I/O速度较慢，但结 构简单，广泛地用于中、小型磁盘设备 中。在微机上配置的温盘(温彻斯特)和 软盘，都采用移动磁头结构，故本节主 要针对这类磁盘的I/O进行讨论。
7.1.3 各种扫描算法
N步SCAN算法是将磁盘请求队 列分成若干个长度为N的子队列，磁 盘调度将按FCFS算法依次处理这些 子队列。每处理一个队列时，又是 按SCAN算法，对一个队列处理完后 又处理其它队列，这样就可避免出 现粘着现象。
7.1.3 各种扫描算法
当N值取得很大时，会使N步扫描 算法的性能，接近于SCAN算法的性 能，当N=1时，N步SCAN算法退化 为FCFS算法。
58
55 39
32
3 16
38
18
1
20
平均寻道长度：27.8
7.1.3 各种扫描算法
二、循环扫描CSCAN(Circular SCAN)单 向扫描 SCAN算法既能获得较好的性能， 又能访止进程饥饿，广泛用于大、中、 小型 机和网络中的磁盘调度。
7.1.3 各种扫描算法
问题：当磁头刚从里向外移动过 某一磁道时，恰有一进程请求访问 此磁道，这时该进程必须等待，待 磁头从里向外，然后再从外向里扫 描完所有要访问的磁道后，才处理 该进程的请求，致使该进程的请求 被严重地推迟。
7.1.3 各种扫描算法
被访问的下 一个磁道号 150 160 184 18 38 39 55 58 90 移动距离 (磁道数) 50 10 24 166 20 1 16 3 32
平均寻道长度：27.5
操作系统原理-第七章设备管理知识点及习题
第7章 设备管理7.1 例题解析例7.2.1 何谓虚拟设备？请说明SPOOLing系统是如何实现虚拟设备的。
解本题的考核要点是虚拟设备的实现方法。
虚拟设备是指利用软件方法，比如SPOOLing系统，把独享设备分割为若干台逻辑上的独占的设备，使用户感受到系统有出若干独占设备在运行。
当然，系统中至少一台拥有物理设备，这是虚拟设备技术的基础。
SPOOLing系统又称“假脱机I/O系统”，其中心思想是，让共享的、高速的、大容量外存储器（比如，磁盘）来模拟若干台独占设备，使系统中的一台或少数几台独占设备变成多台可并行使用的虚拟设备。
SPOOLing系统主要管理外存上的输入井和输出井，以及内存中的输入缓冲区和输出缓冲区。
其管理进程主要有输入和输出进程，负责将输入数据装入到输入井，或者将输出井的数据送出。
它的特点是：提高了I/O操作的速度；将独占设备改造为共享设备；实现了虚拟设备功能。
例7.2.2有关设备管理要领的下列叙述中，( )是不正确的。
A．通道是处理输入、输出的软件B．所有外围设备都由系统统一来管理C．来自通道的I/O中断事件由设备管理负责处理D．编制好的通道程序是存放在主存贮器中的E．由用户给出的设备编号是设备的绝对号解本题的考核要点是设备管理的基本概念。
(1)通道是计算机上配置的一种专门用于输入输出的设备，是硬件的组成部分。
因此A是错误的。
(2)目前常见I/O系统其外部设备的驱动和输入输出都由系统统一管理。
因此B是对的。
(3)设备管理模块中的底层软件中配有专门处理设备中断的处理程序。
通道中断属于设备中断的一种。
因此C是对的。
(4)通道设备自身只配有一个简单的处理装置（CPU），并不配有存储器，它所运行的通道程序全部来自内存。
因此D是对的。
(5)系统在初启时为每台物理设备赋予一个绝对号，设备绝对号是相互独立的。
由用户给出的设备号只能是逻辑编号，由系统将逻辑号映射为绝对号。
因此E是错误的。
例7.2.3 在关于SPOOLING的叙述中，描述是不正确的。
《操作系统程》(第三版)第一次印刷书本的
《操作系统教程》(第三版)第一次印刷书本的勘误表(注意这些错误在第二次印刷的书中均己改正问题位置现在书中的内容改正后的内容p2(前言)倒行14 第七章操作系统安全性。
改为第七章操作系统的安全与保护。
p9 倒数行5 具有了处理能力。
改为具有更好的处理能力。
p18 第5行中间，CPO改为CPUp20行11 流水线处理机、多处理机。
改为流水线处理机等多处理机。
P26 倒数行5 在内核中建立的…改为在系统中建立的…p27图1-6中，Unix 改为(大写字母)UNIXp40 行13的尾部删去两个字：由都P46 行3 尽管那些功能应为尽管哪些功能那些服务应为哪些服务p49 程序中read/writer 改为read/write interrut改为interruptp53 行3 Abstruct 改为Abstractp53 行19 Modle 改为ModelP57 行13 图1-13 应为图1-16p67 倒数行5 删去“的”字p73 习题一的思考题33 解释微单核…改为解释单内核…p82 行2中断机制是操作系统的…改为中断机制是计算机系统的…p84 7行响应陷入改为发生异常p86 图2-4中少了一根带箭头的线p97 图2-8中，x8 改为x86p100 倒数行8 ，内程序更新系统时间，改为，内核程序更新系统时间，p10814行，“那么，了简单地说”中删去“了”字p109行3 调度程序对的底半处理过程改为调度程序对底半处理过程p1118行“但在Linux新版本中”加一个逗号“但在Linux新版本中,”p112 倒6行那改为哪p120 行12进程的内存映象可以很好地…应另起一段p120 行17 •系统/用户堆栈，…应另起一段p121 行13 (6)进程特权信息，如在内存…改为(6)进程特权信息，如内存…p121 倒数行9 去掉一个左括号(p121 倒数行7 去掉一个右括号)p123 倒10行，“或处理时钟中断期的发现正在运行的进程时间片耗尽，把“的”改为“间”p130 图2-23 把Unix改成大写UNIXp133 倒11行多一个句号,去掉一个p144 15行去掉一个“卜”(在次序的前面一个字)p148 11行LWP由内核独立调度，改为LWP与KLT相对应，由内核独立调度，P152 图2-33的上半个图中指派与剥夺对换一下位置(也就是说：指派改为剥夺；而剥夺改为指派)p152 倒数行8 图2-32 改为图2-33p154 倒数行5 图2-33 改为图2-34p157 倒数行12尾处总内核…改为总的内核…p157 倒数行12 相似性掩码改为亲合性掩码p159 倒数行3 相似性掩码改为亲合性掩码p162 行3 相似性改为亲合性p163 倒数行2 ，它根据系统的当前负荷情况决定停留在主存中进程数；增加一个“的”，它根据系统的当前负荷情况决定停留在主存中的进程数；p164 倒数行4 图2-39出了处理器的调度模型。
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第七章操作系统接口
计 算 机 操 作 系 统 | | | 青 岛 理 工 大 学
第一节
键盘终端处理程序
联机命令接口
接收字符 字符缓冲，暂存接收的字符 回送显示 屏幕编辑 字符处理
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第一节
命令解释程序
联机命令接口
命令解释程序的作用 命令解释程序的组成 命令解释程序的工作流程
第二节
简单命令 重定向与管道命令 通信命令 后台命令
Shell命令语言
自学
第七章操作系统接口
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第三节
系统调用的基本概念 系统调用的类型 系统调用的实现
系统调用
第七章操作系统接口
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第三节
系统调用的类型 进程控制类
系统调用
用于对进程的控制。 创建和终止进程、获得和设置进程属性、等待 某事件出现等。
文件操纵类－－最多的一类
创建和删除、打开和关闭、读和写等。
进程通信类
消息传递方式和共享存储区方式
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第七章操作系统接口
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第一节
联机命令的类型 键盘终端处理程序 命令解释程序
联机命令接口
第七章操作系统接口
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第一节 联机命令接口
联机命令的类型
系统访问类：Login: Password: Logoff 磁盘操作类：Format, Diskcopy, DiskComp, Backup 文件操作类：type, copy, comp, rename, erase 目录操作类：mkdir, dir, rmdir, tree, chdir 通信类：write, wall, talk, mail 其它命令：重定向(“<”“>”),管道连接(“|”),过滤命令 (“/”), 批命令(“.bat”)
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第七章
操作系统接口
也称为批处理用户接口，由作业 控制语言JCL组成，向用户提供 了一组作业控制命令。
操作系统向用户提供的接口
A 命令接口：联机命令接口和脱机命令接口 B 程序接口：系统调用 C 图形接口：点设备、窗口、图标和菜单四要素
第七章操作系统接口
第七章操作系统接口
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第一节
联机命令接口
命令解释程序的作用 在屏幕上给出命令提示符 请用户键入命令 然后读入命令、识别命令 转到相应命令处理程序的入口地址，较控 制权 将处理结果送屏幕显示 若命令有错，或执行中出错，
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第一节
命令解释程序的组成
联机命令接口
MS-DOS中的为例。 包括三部分： 常驻部分 包括一些中断服务子程序（INT 20, INT 27） 初始化部分 跟随在常驻内存部分之后，在启动时获得控制权 暂存部分 主要是命令解释程序，并包含了所有的内部命令处 理程序、批文件处理程序、以及装入和执行外部命 令的程序。
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命令解释程序的工作流程
输入命令行
N
命令合法吗？
Y
是内部命令？ Y N
从外存调入 外部命令执行
DIR命令 处理程序
DIR命令 处理程序
DIR命令 处理程序
DIR命令 处理程序
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参数
寄存器中 参数表方式
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第三节
系统调用的处理步骤
系统调用
将处理机状态由用户态转为系统态； 由硬件和内核程序进行系统调用的一般性处理，即保 护CPU环境； 将用户定义的参数传送到指定的地方保存起来； 根据调用号，转入相应的系统调用处理子程序； 恢复被中断的进程环境，继续执行。 完成系统调用功能的主体； 与相应的系统调用功能有关，代码各不相同。
第五节
图形用户接口
桌面、图标和任务栏 窗口 对话框
自学
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练习
B 1. OS向用户提供的接口有多种：通过（①），用户可从终端键
D 入dir并按下回车键来显示当前目录的内容；通过（②），用 C 户可双击窗口中的图标来运行相应的程序；通过（③），用 户程序可Open()来打开一个文件；通过（④），用户可将作业 A 说明书和作业一起提交给系统。 A脱机用户接口 B联机用户接口 C系统调用接口 D图形用户接口 2. 使命令的执行结果不在屏幕上显示，而将之引向另一个文件， 这种功能称为（ ①）；使命令所需的处理信息，不是从键盘 D 接收，而是取自另一个文件，该功能称为（②）；用于把第 B 一条命令的输出作为第二条命令的输入，又将第二条命令的 输出作为第三条命令的输入的功能的设施称为（ ③ ）A ①A 脱机输出 B 管道（线） C 联机输出 D 输出重定向 ②A 管道（线）B 输入重定向 C 批处理 D 脱机输入 ③A 管道（线）B 链接 C 批处理 D 输出重定向 第七章操作系统接口
第七章操作系统接口
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第三节
系统调用
与一般过程调用的明显差别
运行在不同的系统状态； 通过软中断进入； 返回问题；
一个用户程序将频繁地利用各种系统调用 以取得OS所提供的多种服务。
第七章操作系统接口
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第七章操作系统接口
系统调用处理子程序的处理过程
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第四节
UNIX系统调用
UNIX系统调用的类型 被中断进程的环境保护 系统调用陷入后需处理的若干公共问题
自学
第七章操作系统接口
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第三节 系统调用 CPU对系统发生某事件时的这样一种响
系统调用的实现 中断和陷入硬件机构
应：CPU暂停正在执行的程序，在保护 现场后自动地转去执行该事件的中断处 理程序
中断（Interrupt）和陷入（Trap） 中断和陷入向量
系统调用号和参数的设置
调用号
放在调用命令中 寄存器或内存单元中；
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练习
从下述关于联机命令接口的不同论述中，选择一条正确 的论述（ C ） A 联机命令接口是用户程序与OS之间的接口，因此它不 是命令接口 B 联机命令接口包括键盘和屏幕两部分 C 联机命令接口包括一组键盘命令、终端处理程序及命 令解释程序 D 联机命令接口是用户程序 4. 用户程序通过系统调用creat来创建一新文件时，在执行 B 系统调用前，用户进程是运行在（①）；在执行creat() 的过程中，用户进程是运行在（②）下。 A A 系统态 B 用户态 C两者都可能
3.
第七章操作系统接口
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练习
5.
从下面关于系统功能调用的论述中，选出一条正确的论 述（ B ） A 在运行系统调用时，可由用户程序直接通过函数调用 指令转向系统调用处理程序 B 在运行系统调用时，用户程序必须执行系统调用指令 （或访管指令），并通过陷入中断（或软中断）转向系 统调用处理程序。 C 在运行系统调用时，用户程序必须通过外部的硬件中 断，转向系统调用处理程序。 D 在运行系统调用时，用户程序可直接通过转移指令转 向系统调用处理程序。
第三节
系统调用的基本概念
系统调用
系统调用是OS提供给用户程序的唯一接口，具体地说， 系统调用是OS内核中提供的一些系统子程序。用户可以 通过特殊的系统调用命令（也称为访管指令）来调用这 些子程序，从而使用户在自己的程序中可获得OS提供的 服务。 系统态：管态或核心态 用户态：目态 特权指令：在系统态时运行的指令，是关系到系统全 局的指令。只允许操作系统试用，不允许应用程序使用。 非特权指令：在用户态时运行的指令