多道程序設(shè)計(jì)的概念

多道程序設(shè)計(jì)是在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中同時(shí)存放幾道相互獨(dú)立的程序，使它們?cè)诠芾沓绦蚩刂浦?#xff0c;相互穿插的運(yùn)行。 兩個(gè)或兩個(gè)以上程序在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中同處于開始或結(jié)束之間的狀態(tài)。這就稱為多道程序技術(shù)運(yùn)行的特征：多道、宏觀上并行、微觀上串行。

為什么說多道程序概念得到了中斷和通道技術(shù)的支持？

采用多道程序設(shè)計(jì)減少了CPU時(shí)間的浪費(fèi)，增加了系統(tǒng)吞吐量，提高了系統(tǒng)的效率。為什么引入多道程序呢?說白了就是為了提高系統(tǒng)的吞吐量和效率。 在多道程序系統(tǒng)中，能做到單處理機(jī)多程序并發(fā)，但是，當(dāng)存在I/O任務(wù)時(shí)，CPU要去處理I/O任務(wù)，此時(shí)就沒空來處理多道程序的執(zhí)行了，所以就要想辦法使I/O的處理盡可能少影響到CPU（也就是說讓別的東西來處理I/O，而讓CPU專心處理多程序并發(fā)），此時(shí)CPU處理多道程序可以與I/O操作并發(fā)，即通過CPU操作與外設(shè)傳輸在時(shí)間上的重疊減少CPU時(shí)間的浪費(fèi)，并提高了系統(tǒng)的效率。實(shí)現(xiàn)CPU操作與外設(shè)傳輸在時(shí)間上的重疊必須有中斷和通道技術(shù)支持，其原因如下：
（1） 通道是一種控制一臺(tái)或多臺(tái)外部設(shè)備的硬件機(jī)構(gòu)，它一旦被啟動(dòng)就獨(dú)立與CPU運(yùn)行，因而做到了輸入輸出操作與CPU并行工作。但早期CPU與通道的聯(lián)絡(luò)方法是由CPU向通道發(fā)出詢問指令來了解通道工作是否完成（中間過程還是需要CPU參與）。若未完成，則主機(jī)就循環(huán)詢問直到通道工作結(jié)束為止。因此，這種詢問方式是無法真正做到CPU與I/O設(shè)備并行工作的。
（2） 在硬件上引入了中斷技術(shù)。所謂中斷，就是在輸入輸出結(jié)束時(shí)，或硬件發(fā)生某種故障時(shí)，由相應(yīng)硬件（即中斷機(jī)構(gòu)）向CPU發(fā)出信號(hào)（解決了上面的問題：通道工作完成時(shí)由中斷向CPU發(fā)出信號(hào)，而不需要CPU不斷發(fā)信號(hào)給通道去詢問工作是否完成）。這時(shí)CPU立即停下手頭的工作而轉(zhuǎn)向處理中斷請(qǐng)求，道處理完中斷后再繼續(xù)原來手頭的工作。 因此，通道技術(shù)和中斷技術(shù)結(jié)合起來就可實(shí)現(xiàn)CPU與I/O設(shè)備并行工作，即CPU啟動(dòng)通道傳輸數(shù)據(jù)后便去執(zhí)行其他程序的計(jì)算工作，而通道則進(jìn)行輸入輸出操作；當(dāng)通道工作結(jié)束時(shí)，再通過中斷機(jī)構(gòu)向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，CPU則暫停正在執(zhí)行的操作，對(duì)出現(xiàn)的中斷進(jìn)行處理，處理完后則繼續(xù)原來的工作。這樣，就真正做到了CPU與I/O設(shè)備并行工作。此時(shí)，多道程序的概念才變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

總而言之，通道 代替了CPU管理I/O的工作，中斷 會(huì)在I/O工作完成時(shí)通知CPU。



參考資料：
什么是多道程序設(shè)計(jì)？多道程序設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是什么？
為什么說直到出現(xiàn)中斷和通道技術(shù)后，多道程序概念才變?yōu)橛杏玫?#xff1f;

總結(jié)

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