多道程序设计和分时操作系统

多道程序设计是将多个并发程序分配到计算机系统和其资源中。多道程序设计通过允许多个用户有效地使用CPU和I/O设备，从而有效地利用CPU。多道程序设计确保CPU始终有任务可执行，从而提高CPU利用率。

另一方面，分时是将计算资源同时分享给多个用户。由于这将允许多个用户同时在单个计算机系统上工作，因此可以降低提供计算能力的成本。

多程序设计操作系统

多道程序设计是快速在多个程序之间切换CPU。一个程序通常由多个任务组成。任务以需要移动数据的请求结束，这将需要执行一些I/O操作。在当前运行的程序执行I/O操作时，通常使用多任务处理来让CPU保持繁忙。与其他执行指令相比，I/O操作非常慢。

即使一个程序只包含很少的I/O操作，程序所花费的大部分时间都用在这些I/O操作上。因此，利用这些空闲时间，让另一个程序能够利用CPU，将增加CPU的利用率。多程序设计最早在20世纪50年代末作为操作系统的一个特性开发出来，并首次应用于大型计算机。随着虚拟内存和虚拟机技术的引入，多程序设计的使用得到了增强。它没有固定的进程时间片。其主要目的是资源利用。

多程序设计操作系统的优点

多程序设计操作系统具有以下优点：

• 无CPU闲置时间
• 多程序设计系统可以监控最快的速度，因为所有任务都在并行运行
• 响应时间更短
• 最大化计算机的总作业吞吐量
• 增加资源利用率

  多程序设计操作系统的缺点

以下是多程序设计操作系统的一些缺点：

• 有时长时间的作业需要等待很长时间
• 有时难以跟踪所有进程
• 需要CPU调度
• 需要高效的内存管理
• 在执行过程中无用户与任何程序互动

分时操作系统

分时是一种技术，使位于各个终端的许多人能够同时使用特定的计算机系统。分时是多程序设计的逻辑扩展。在分时操作系统中，许多进程根据它们各自的时间段被分配计算机资源。在此过程中，处理器时间与多个用户共享。因此它被称为分时操作系统。它对不同进程有一个固定的时间片。其主要目的是交互式响应时间。

CPU通过在多个作业之间切换来执行多个任务，但切换频繁。因此，用户可以立即得到响应。操作系统使用CPU调度和多程序设计，为每个用户提供少量时间。最初设计为批处理系统的计算机系统已经改造为时间共享系统。

多程序批处理系统和时间共享系统的主要区别在于，在多编程批处理系统中，目标是最大化处理器使用率。相反，在时间共享系统中，目标是最小化响应时间。

时间共享操作系统的特点

时间共享操作系统为用户提供以下功能：

• 每个用户都专门用于所有操作的时间。
• 多个在线用户可以同时使用同一台计算机。
• 最终用户感觉自己垄断了计算机系统。
• 用户与计算机之间的交互更好。
• 用户请求可以迅速得到响应。
• 无需等待最后一个任务结束才能获得处理器。
• 可以快速处理大量任务。

时间共享操作系统的优点

时间共享操作系统具有以下优点：

• 提供快速响应。
• 减少CPU空闲时间。
• 为所有任务分配特定的时间。
• 减少软件重复的可能性。
• 提高响应时间。
• 易于使用和用户友好。

时间共享操作系统的缺点

下面是时间共享操作系统的一些缺点，例如：

• 消耗多种资源。
• 需要高规格的硬件。
• 可靠性问题。
• 用户程序和数据的安全性和完整性问题。
• 数据通信问题的可能性。

多程序设计和时间共享系统之间的区别

在多程序设计中，多个进程可以同时驻留在主存储器中。因此，当一个进程进行I/O操作时，CPU不会等待，而是分配给另一个进程。这保持了CPU的持续忙碌。

时间共享的概念克服了无用户交互的问题。时间共享系统要求为每个用户提供输入设备（键盘或鼠标）和输出设备（显示器），以便与系统进行交互。在时间共享中，多个作业同时执行，并且CPU频繁切换它们，以便每个用户可以在程序运行时与每个程序交互。这减少了系统对每个用户进程的响应时间，并给每个用户以CPU运行缓慢的幻象。

多道程序设计和时间共享的主要区别在于，多道程序设计通过允许多个程序同时使用CPU有效利用CPU时间。但时间共享是由多个希望同时使用同一设施的用户共享计算设施。时间共享系统中的每个用户都有自己的终端并感觉像独自使用CPU。时间共享系统使用多道程序设计的概念来在同一时间将CPU时间共享给多个用户。以下是多道程序设计系统和时间共享系统的一些更多区别，例如：