多道程序系统运行需硬件支持,如内存管理单元和中断控制器。操作系统资源分配以进程为基本单位。解析包括硬件支持,如CPU和内存,以及软件层面的进程调度和内存管理。
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在多道程序环境下,操作系统为了实现资源的有效管理和分配,确保多个程序能够高效、稳定地运行,需要以某种基本单位来进行资源分配,这个基本单位究竟是什么?多道程序系统的运行又必须依赖哪些硬件机构的支持呢?本文将深入探讨这些问题。
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多道程序环境下操作系统资源分配的基本单位
1、进程(Process)
在多道程序环境下,操作系统将资源分配给基本单位——进程,进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,是系统能够进行资源分配和调度的一个独立单位,每个进程都拥有独立的内存空间、文件句柄、进程控制块(PCB)等资源,使得进程之间相互独立,互不干扰。
2、线程(Thread)
线程是进程中的一个实体,被系统独立调度和分派的基本单位,线程本身基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器、一组寄存器和栈),但它可以与同属一个进程的其他线程共享进程所拥有的全部资源,在多道程序环境下,线程成为操作系统资源分配的基本单位,能够进一步提高系统的并发性能。
3、任务(Task)
任务是多道程序环境下操作系统进行资源分配的另一种基本单位,任务是由一组进程组成的集合,具有一定的功能,任务之间可以共享资源,但相对独立,在多道程序系统中,任务可以作为一个整体进行调度和分配资源,从而提高系统的资源利用率。
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多道程序系统运行的硬件支持
1、处理器(CPU)
处理器是计算机的核心部件,负责执行指令和运算,在多道程序系统中,处理器作为硬件支持,为多个进程或线程提供运行环境,处理器通过时间片轮转调度算法,实现多个进程或线程的并发执行。
2、存储器(Memory)
存储器是计算机用于存储数据和指令的设备,在多道程序系统中,存储器作为硬件支持,为多个进程或线程提供独立的内存空间,存储器管理机制(如虚拟内存)确保了进程之间的内存隔离,提高了系统的稳定性和安全性。
3、输入/输出设备(I/O)
输入/输出设备是计算机与外界进行信息交换的通道,在多道程序系统中,I/O设备作为硬件支持,为多个进程或线程提供数据输入和输出的服务,I/O设备管理机制(如中断、DMA等)提高了系统的并发性能。
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4、硬件缓存(Cache)
硬件缓存是一种高速缓存存储器,用于缓存处理器访问频繁的数据和指令,在多道程序系统中,硬件缓存作为硬件支持,可以减少处理器访问内存的次数,提高系统的运行效率。
5、总线(Bus)
总线是计算机各部件之间传输数据的通道,在多道程序系统中,总线作为硬件支持,负责将处理器、存储器、I/O设备等部件连接起来,实现数据传输。
多道程序环境下操作系统资源分配的基本单位包括进程、线程和任务,多道程序系统的运行依赖于处理器、存储器、输入/输出设备、硬件缓存和总线等硬件机构的支持,只有充分理解这些基本概念和硬件支持,才能更好地掌握多道程序系统的运行机制。
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