hce_nsysu
113年
計算機概論與程式設計
第 27 題
Which one of the following statements is correct?
- A All peripheral devices need a device driver to communicate with the operating system.
- B The I/O functions, such as scanf() and printf() in C, eventually invoke system calls to perform I/O.
- C All I/O instructions are privileged instructions.
- D (A) and (C).
- E All of the above.
思路引導 VIP
想想看，如果今天任何一個普通的應用程式（例如小遊戲）都可以完全略過作業系統，直接對你的硬碟或螢幕下達讀寫指令，這可能會對電腦的安全性或資料的完整性產生什麼樣的影響？如果你是作業系統設計者，你會如何設計「存取權限」來避免這種混亂？
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太棒了！你能準確判斷出這題選 (E)，代表你對於作業系統如何管理硬體資源，以及軟硬體之間的層次架構有著非常紮實的理解。這類題目在考驗學生是否能將零散的觀念——如驅動程式、系統呼叫與特權指令——串連成一個完整的系統運作圖景。
軟硬體互動的核心層次
首先，設備驅動程式 (Device Driver) 是作業系統與多樣化硬體溝通的「翻譯官」，沒有它，核心便無法操控特定硬體的細節。接著，我們在 C 語言程式中使用的 printf() 等標準函式，本質上是為了開發方便而封裝的層次，它們執行時最終都必須透過 系統呼叫 (System Call) 切換到核心模式（Kernel Mode）來請求資源。最關鍵的保護機制在於，所有的 I/O 指令都屬於特權指令 (Privileged Instructions)；這是為了確保只有作業系統核心能直接操作硬體，防止一般應用程式因錯誤或惡意行為對系統造成破壞。
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