1.7 本章疑难点#

1. 并行性与并发性的区别和联系

   并行性与并发性是两个既相似又有区别的概念。并行性是指多个事件在同一时刻发生，而并发性是指多个事件在同一时间间隔内发生。在多道程序环境下，并发性表现为宏观上多个程序同时运行；但在单处理器系统中，任一时刻仅能执行一个程序，因此微观上这些程序分时交替执行。若系统配备多个处理器，则可将并发执行的程序分配至不同处理器，实现真正的并行。

2. 特权指令与非特权指令

   特权指令是一类具有特殊权限的指令，用于执行清内存、置时钟、分配系统资源、修改虚存页表、调整用户访问权限等关键操作。由于其权限极高，使用不当可能导致系统崩溃。为保障系统安全，特权指令仅允许在内核态执行；实际上，CPU在内核态下可执行完整的指令集。

   为防止用户程序误用特权指令，用户态下允许执行非特权指令。当用户程序试图执行特权指令时，硬件将触发异常以阻止该操作。系统中涉及特权操作的部分必须运行于内核态，从而确保系统的安全性与可靠性。从用户态切换至内核态的唯一途径是中断或异常。

3. 访管指令与访管中断

   访管指令(Trap指令)是一条可在用户态执行的特殊指令。当用户程序需要请求操作系统服务时，会主动执行该指令，从而引发一个自愿中断——访管中断，使系统从用户态切换至内核态，由操作系统内核处理相应请求。系统调用正是通过访管指令实现的。

   引入访管指令的原因在于：用户程序运行于用户态，而诸如I/O操作、进程创建、内存分配等任务涉及特权资源，无法在用户态直接完成，必须借助访管指令主动触发中断，进入内核态以获取所需服务。值得注意的是，访管指令本身并非特权指令，其核心作用是为用户提供一种受控且主动的内核态入口机制，在保障系统安全的同时，实现用户程序与操作系统的高效交互。

4. 定义微内核结构OS的四个方面

   1. 足够小的内核：微内核仅包含最基础的核心功能，如进程间通信、基本调度等。
   2. 基于客户/服务器模式：内核作为服务器提供基础服务，应用程序作为客户端请求服务。
   3. 机制与策略分离：机制指实现功能的具体执行机构，策略则是在机制基础上通过参数或算法实现优化或差异化目标。传统操作系统将机制置于底层、策略置于高层；而微内核OS将机制保留在内核中，策略移至用户态服务进程，从而显著减小内核规模。
   4. 采用面向对象技术：通过“抽象”“封装”“继承”等特性，有效控制系统复杂性，并提升操作系统的正确性、可靠性与可扩展性，因而被广泛应用于现代操作系统设计。