多道程序設計的概念

多道程序設計是在計算機內存中同時存放幾道相互獨立的程序，使它們在管理程序控制之下，相互穿插的運行。 兩個或兩個以上程序在計算機系統中同處于開始或結束之間的狀態。這就稱為多道程序技術運行的特征：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的支持？

采用多道程序設計減少了CPU時間的浪費，增加了系統吞吐量，提高了系統的效率。為什么引入多道程序呢?說白了就是為了提高系統的吞吐量和效率。 在多道程序系統中，能做到單處理機多程序并發，但是，當存在I/O任務時，CPU要去處理I/O任務，此時就沒空來處理多道程序的執行了，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），此時CPU處理多道程序可以與I/O操作并發，即通過CPU操作與外設傳輸在時間上的重疊減少CPU時間的浪費，并提高了系統的效率。實現CPU操作與外設傳輸在時間上的重疊必須有中斷和通道技術支持，其原因如下：
（1） 通道是一種控制一臺或多臺外部設備的硬件機構，它一旦被啟動就獨立與CPU運行，因而做到了輸入輸出操作與CPU并行工作。但早期CPU與通道的聯絡方法是由CPU向通道發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，則主機就循環詢問直到通道工作結束為止。因此，這種詢問方式是無法真正做到CPU與I/O設備并行工作的。
（2） 在硬件上引入了中斷技術。所謂中斷，就是在輸入輸出結束時，或硬件發生某種故障時，由相應硬件（即中斷機構）向CPU發出信號（解決了上面的問題：通道工作完成時由中斷向CPU發出信號，而不需要CPU不斷發信號給通道去詢問工作是否完成）。這時CPU立即停下手頭的工作而轉向處理中斷請求，道處理完中斷后再繼續原來手頭的工作。 因此，通道技術和中斷技術結合起來就可實現CPU與I/O設備并行工作，即CPU啟動通道傳輸數據后便去執行其他程序的計算工作，而通道則進行輸入輸出操作；當通道工作結束時，再通過中斷機構向CPU發出中斷請求，CPU則暫停正在執行的操作，對出現的中斷進行處理，處理完后則繼續原來的工作。這樣，就真正做到了CPU與I/O設備并行工作。此時，多道程序的概念才變為現實。

總而言之，通道 代替了CPU管理I/O的工作，中斷 會在I/O工作完成時通知CPU。



參考資料：
什么是多道程序設計？多道程序設計的特點是什么？
為什么說直到出現中斷和通道技術后，多道程序概念才變為有用的？

總結

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