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多道程序系统是现代操作系统的重要概念。与单道程序系统不同,多道程序系统可以在内存中同时装入多个程序,CPU通过快速切换在这些程序之间执行,从而大大提高了系统资源的利用率。这种设计使得当一个程序等待输入输出操作时,CPU可以立即转去执行其他程序,避免了资源的浪费。
多道程序系统必须支持进程的并发执行,这是选项A所描述的正确特征。系统通过CPU时间片轮转调度,让多个进程轮流使用CPU资源。每个进程都有就绪、运行、阻塞三种基本状态,系统负责管理进程间的状态转换。当运行中的进程需要等待输入输出时,CPU立即切换到其他就绪进程继续执行,从而实现了真正的并发处理。
多道程序系统必须实现对共享资源的管理,这使得选项C是正确的。在系统中,多个进程需要竞争使用CPU、内存、输入输出设备等有限资源。为了避免资源冲突和死锁,系统必须提供互斥访问控制、资源分配算法、同步机制等管理手段。例如,当多个进程同时请求同一个打印机时,系统需要通过互斥锁确保只有一个进程能够使用该设备,其他进程必须等待。
选项B声称多道程序系统不必支持虚拟存储管理,这是错误的。实际上,多道程序系统通常需要虚拟存储技术的支持。当系统中同时运行多个程序时,物理内存往往不足以容纳所有程序。虚拟存储通过页面置换算法,将暂时不用的程序页面换出到磁盘,为新程序腾出内存空间。地址映射单元负责虚拟地址到物理地址的转换,使程序能够使用比物理内存更大的地址空间。
今天我们来分析一道关于多道程序系统的选择题。这个题目考查的是多道程序系统的基本特征和限制。我们需要找出四个选项中哪一个是不正确的。
选项A是正确的。多道程序系统的核心特征就是支持进程的并发执行。在这种系统中,多个程序可以同时驻留在内存中,CPU在这些程序之间快速切换,实现并发执行,从而提高系统资源的利用率。
选项B说多道程序系统不必支持虚拟存储管理。虽然虚拟存储管理可以扩展可用内存空间,支持更多程序并发运行,但它不是多道程序系统的必需特征。早期的多道程序系统就没有虚拟存储管理。因此,选项B在技术上是正确的。
选项C是正确的。在多道程序系统中,多个进程会竞争有限的系统资源,如打印机、文件、内存等。系统必须实现共享资源管理机制,防止资源冲突,避免死锁和饥饿现象,确保系统的稳定性和公平性。
选项D是错误的答案。进程数与CPU利用率的关系并非简单的正比关系,而是存在一个最优值。当进程数较少时,CPU利用率确实会随进程数增加而提高。但当进程数过多时,系统会花费大量时间进行上下文切换,内存竞争也会加剧,导致CPU利用率反而下降。因此,答案是D。