多任务操作系统

允许多个程序同时进入一个计算机系统的主存储器并运行这些程序的方法

所谓多道程序设计是指允许多个程序同时进入一个计算机系统的主存储器并运行这些程序的方法。这种多道程序系统也称为多任务操作系统。

发展阶段

20世纪从60年代中期开始，计算机系统进入了第3代发展时期。以集成电路为中心的硬件设计与制造工艺不断提高，一大批功能完善、集成度高的微处理器涌人市场。由于其价格便宜，因而被广泛引入到输入输出接口设备、终端及外部设备的设计中，所以，这一时期的计算机除了CPU的运行速度加快、内存容量大大增加之外，还出现了中断装置、输入输出通道、大容量的外存储器——磁盘等。

上述各项技术的快速发展，使人们必须要考虑如何提高系统的效率问题。多道程序共享计算机硬件，必然成为操作系统的研究核心。

要使多道程序共享计算机硬件，第一个要解决的问题是内存空间的共享。允许多个程序进入内存，操作系统需要解决好空间分配和存储单元定位问题，让应用程序能够放得下、保存安全、寻址正确，更进一步，还有内存空间扩充问题等。其次是处理器交替使用的问题，也就是CPU的控制权转移问题。当一个正在运行的程序需要输入输出时，系统要顺利地将处理器的控制权转交给另一个程序。第三个问题就是共享设备的管理问题。当多个应用程序对同一台设备提出使用请求时，操作系统需要解决它们的访问冲突。

针对上述3个方面的问题，研究出了一些新技术，使操作系统的管理水平比前期的监控程序有了进一步提高。它开始使用“虚拟化”技术，以提高系统运行大程序的能力，比如，虚拟机(Virtual Machine)、虚拟存储器(Virtual Storage)和虚拟设备(Virtual Units)等。此外，在输入输出方面，操作系统提供了Spooling(又称“假脱机输入输出”)技术，使系统的输入输出得到改善。

由于不同的管理程序依赖于不同的计算机硬件，特别是各自所追求的使用方式有所不同，这一时期的操作系统在处理方式上存在着明显的差异。相关研究基本上朝着3个方向发展起来，它们是多道批处理(Batch Processing)、分时处(Time Sharing)和实时处(RealTime Processing)。

分类

单用户单任务操作系统：是指一台计算机同时只能有一个用户在使用，该用户一次只能提交一个作业，一个用户独自享用系统的全部硬件和软件资源。（如：MS-DOS、PC-DOS、CP/M）

单用户多任务操作系统：是指一台计算机同时只能有一个用户使用，但该用户一次可以运行或提交多个作业。（如：windows）（window2000和XP都可以有多个用户，为什么还是单用户呢？因为windows虽然可以设置多个用户，但是同一时候只能让一个用户独享系统的所有资源，所以windows只能是单用户操作系统。因为“多用户”的定义是：允许多个用户通过各自的终端，使用同一台主机，共享主机系统的各类资源）

多用户与多任务操作系统：是指一台计算机可以同时有多个用户同时使用，并且同时可以执行由多个用户提交的多个任务（如Unix/Linux等）

特点

多任务系统的特点可概括如下：

(1)多道——主存中有两道以上的程序，且这些程序所对应的进程在任一时刻都处于就绪、运行、等待三个状态之一；

(2)宏观上并行——宏观上看，这些程序都正在执行；

(3)微观上串行——微观上看，这些程序所对应的诸进程正在交替地执行，因为任何一个时刻只能有一个进程在处理机(CPU)上执行的。

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