标题：多道程序环境下操作系统分配资源的基本单位及硬件机构支持
本文探讨了在多道程序环境下，操作系统分配资源的基本单位以及多道程序系统运行所必需的硬件机构支持，通过对进程概念的深入理解，分析了进程作为资源分配基本单位的原因和优势，详细介绍了中断机构、通道和 DMA 等硬件机构在多道程序系统中的重要作用，它们为进程的并发执行和资源的有效管理提供了基础。
一、引言
在现代计算机系统中，多道程序环境已经成为常态，多道程序设计允许计算机同时执行多个程序，以提高系统的资源利用率和吞吐量，在这种环境下，操作系统需要有效地管理和分配资源，以确保各个程序能够合理地共享和使用系统资源，而进程作为操作系统中资源分配的基本单位，扮演着至关重要的角色。
二、进程的概念
进程是程序在计算机系统中的一次执行过程，它是操作系统进行资源分配和调度的基本单位，进程具有以下几个特点：
1、动态性：进程是程序的一次执行过程，它具有生命期，从创建到终止。
2、并发性：多个进程可以在同一时间段内并发执行，提高系统的资源利用率。
3、独立性：每个进程都可以独立地执行，不受其他进程的影响。
4、异步性：进程的执行速度是不可预测的，它们以异步的方式执行。
三、进程作为资源分配的基本单位
在多道程序环境下，操作系统需要将资源分配给各个进程，进程作为资源分配的基本单位，具有以下优点：
1、便于资源管理：进程可以独立地请求和释放资源，操作系统可以根据进程的需求进行资源分配和管理。
2、提高系统资源利用率：通过进程的并发执行，可以充分利用系统的资源，提高系统的吞吐量。
3、便于系统的保护和安全：进程可以被看作是一个独立的实体，操作系统可以通过进程的隔离和保护机制，确保各个进程的安全和稳定运行。
四、多道程序系统运行的硬件机构支持
为了支持多道程序系统的运行，计算机系统需要提供以下硬件机构：
1、中断机构：中断机构是计算机系统中的一个重要硬件机构，它用于处理外部事件和异常情况，在多道程序系统中，中断机构可以用于实现进程的切换和调度，提高系统的并发执行能力。
2、通道：通道是一种独立于 CPU 的专用输入/输出设备，它可以执行输入/输出操作，而不需要 CPU 的干预，在多道程序系统中，通道可以用于提高输入/输出操作的效率，减少 CPU 的等待时间。
3、DMA（直接内存访问）：DMA 是一种直接在内存和外部设备之间进行数据传输的技术，它可以避免 CPU 的干预，提高数据传输的效率，在多道程序系统中，DMA 可以用于提高输入/输出操作的效率，减少 CPU 的等待时间。
五、中断机构在多道程序系统中的作用
中断机构是多道程序系统中实现进程切换和调度的重要硬件机构，当一个外部事件或异常情况发生时，中断机构会产生一个中断信号，通知 CPU 进行处理，在处理中断信号时，CPU 会暂停当前正在执行的进程，保存当前进程的上下文信息，然后切换到另一个进程执行，这样，就可以实现多个进程的并发执行。
中断机构还可以用于实现进程的同步和互斥，当多个进程需要访问共享资源时，它们可以通过中断机构来实现同步和互斥，当一个进程想要访问一个共享资源时，它可以先请求中断，然后等待其他进程释放该资源，当其他进程释放该资源时，中断机构会通知该进程，然后该进程就可以访问该资源了。
六、通道在多道程序系统中的作用
通道是多道程序系统中提高输入/输出操作效率的重要硬件机构，通道可以执行输入/输出操作，而不需要 CPU 的干预，这样，就可以将 CPU 从输入/输出操作中解放出来，提高系统的并发执行能力。
通道可以分为字节多路通道、选择通道和数组多路通道三种类型，字节多路通道可以同时连接多个低速设备，每个设备都可以通过字节多路通道进行数据传输，选择通道可以同时连接多个高速设备，但是在同一时刻只能选择一个设备进行数据传输，数组多路通道可以同时连接多个高速设备，并且可以在同一时刻选择多个设备进行数据传输。
七、DMA 在多道程序系统中的作用
DMA 是多道程序系统中提高输入/输出操作效率的重要硬件机构，DMA 可以直接在内存和外部设备之间进行数据传输，而不需要 CPU 的干预，这样，就可以避免 CPU 的等待时间，提高数据传输的效率。
DMA 可以分为单字节 DMA、块 DMA 和突发式 DMA 三种类型，单字节 DMA 每次传输一个字节的数据，块 DMA 每次传输一块连续的数据，突发式 DMA 则可以在一次传输中传输多个块的数据。
八、结论
在多道程序环境下，操作系统需要将资源分配给各个进程，而进程作为资源分配的基本单位，具有便于资源管理、提高系统资源利用率和便于系统的保护和安全等优点，为了支持多道程序系统的运行，计算机系统需要提供中断机构、通道和 DMA 等硬件机构，它们为进程的并发执行和资源的有效管理提供了基础。
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