2025年操作系统例题（操作系统例题讲解）

答案：

（1）系统调用。用户空间进程通过系统调用进入内核空间，访问指定的内核空间数据；

（2）驱动程序。用户空间进程可以使用封装后的系统调用接口访问驱动设备节点，以和运行在内核空间的驱动程序通信；

（3）共享内存mmap。在代码中调用接口，实现内核空间与用户空间的地址映射，在实时性要求很高的项目中为首选，省去拷贝数据的时间等资源，但缺点是不好控制；

（4）copy_to_user()、copy_from_user()，是在驱动程序中调用接口，实现用户空间与内核空间的数据拷贝操作，应用于实时性要求不高的项目中。

以及：

答案：

系统调用：

1.使用INT和IRET指令，内核和应用程序使用的是不同的堆栈，因此存在堆栈的切换，从用户态切换到内核态，从而可以使用特权指令操控设备

2.依赖于内核，不保证移植性

3.在用户空间和内核上下文环境间切换，开销较大

4.是操作系统的一个入口点

普通函数调用：

1.使用CALL和RET指令，调用时没有堆栈切换

2.平台移植性好

3.属于过程调用，调用开销较小

4.一个普通功能函数的调用

答案：

内核态，操作系统在内核态运行——运行操作系统程序

用户态，应用程序只能在用户态运行——运行用户程序

当一个进程在执行用户自己的代码时处于用户运行态（用户态），此时特权级最低，为3级，是普通的用户进程运行的特权级，大部分用户直接面对的程序都是运行在用户态。Ring3状态不能访问Ring0的地址空间，包括代码和数据；当一个进程因为系统调用陷入内核代码中执行时处于内核运行态（内核态），此时特权级最高，为0级。执行的内核代码会使用当前进程的内核栈，每个进程都有自己的内核栈。

答案：

启动顺序：bootloader->linux kernel->rootfile->app

Bootloader全名为启动引导程序，是第一段代码，它主要用来初始化处理器及外设，然后调用Linux内核。Linux内核在完成系统的初始化之后需要挂载某个文件系统作为根文件系统（RootFilesystem），然后加载必要的内核模块，启动应用程序。（一个嵌入式Linux系统从软件角度看可以分为四个部分：引导加载程序（Bootloader），Linux内核，文件系统，应用程序。）

答案：

Stage1:汇编语言

(1）基本的硬件初始化（关闭看门狗和中断，MMU（带操作系统），CACHE。配置系统工作时钟）

(2）为加载stage2准备RAM空间

(3）拷贝内核映像和文件系统映像到RAM中

(4）设置堆栈指针sp

(5）跳到stage2的入口点

Stage2:c语言

(1）初始化本阶段要使用到的硬件设备（led uart等）

(2）检测系统的内存映射

(3）加载内核映像和文件系统映像

(4）设置内核的启动参数

嵌入式系统中广泛采用的非易失性存储器通常是Flash，而Bootloader就位于该存储器的最前端，所以系统上电或复位后执行的第一段程序便是Bootloader。

答案：

请求中断→响应中断→关闭中断→保留断点→中断源识别→保护现场→中断服务子程序→恢复现场→中断返回。

答案：

关机命令有halt， init 0， poweroff ，shutdown -h 时间，其中shutdown是最安全的。

重启命令有reboot，init 6,，shutdow -r时间。

在linux命令中reboot是重新启动，shutdown -r now是立即停止然后重新启动。

答案：

软实时系统：

Windows、Linux系统通常为软实时，当然有补丁可以将内核做成硬实时的系统，不过商用没有这么做的。

硬实时系统：

对时间要求很高，限定时间内不管做没做完必须返回。

VxWorks，uCOS，FreeRTOS，WinCE，RT-thread等实时系统；

答案：

现代操作系统普遍采用虚拟内存管理（Virtual Memory Management）机制，这需要MMU（

Memory Management Unit，内存管理单元）的支持。有些嵌入式处理器没有MMU，则不能运行依赖于虚拟内存管理的操作系统。

也就是说：操作系统可以分成两类，用MMU的、不用MMU的。

用MMU的是：Windows、MacOS、Linux、Android；不用MMU的是：FreeRTOS、VxWorks、

UCOS……

与此相对应的：CPU也可以分成两类，带MMU的、不带MMU的。

带MMU的是：Cortex-A系列、ARM9、ARM11系列；

不带MMU的是：Cortex-M系列……（STM32是M系列，没有MMU，不能运行Linux，只能运行一些 UCOS、FreeRTOS等等）。

MMU就是负责虚拟地址（virtual address）转化成物理地址（physical address），转换过程比较复杂，可以自行百度。

答案：

页表：是一个存放在物理内存中的数据结构，它记录了虚拟页与物理页的映射关系。

在进行动态内存分配时，例如malloc()函数或者其他高级语言中的new关键字，操作系统会在硬盘中创建或申请一段虚拟内存空间，并更新到页表（分配一个页表条目（PTE），使该PTE指向硬盘上这个新创建的虚拟页），通过PTE建立虚拟页和物理页的映射关系。

答案：

读写一个磁盘块的时间的影响因素有：

其中，寻道时间最长，因此磁盘调度的主要目标是使磁盘的平均寻道时间最短。

算法主要有：

1. 先来先服务

按照磁盘请求的顺序进行调度。

2. 最短寻道时间优先

优先调度与当前磁头所在磁道距离最近的磁道。

3. 电梯扫描算法

电梯总是保持一个方向运行，直到该方向没有请求为止，然后改变运行方向。

答案：

在单核机器上写多线程程序,仍然需要线程锁。因为线程锁通常用来实现线程的同步和通信.在单核机器上的多线程程序，仍然存在线程同步的问题。因为在抢占式操作系统中，通常为每个线程分配一个时间片，当某个线程时间片耗尽时，操作系统会将其挂起，然后运行另一个线程如果这两个线程共享某些数据，不使用线程锁的前提下，可能会导致共享数据修改引起冲突。

2025年操作系统例题（操作系统例题讲解）

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