分時處理

早期的信息處理系統中，計算機只為一個用户服務。批處理雖能有效地提高機器的利用率，但用户把作業交給系統後便失去了對作業控制和修改的能力，而且通常要經幾小時甚至幾天才能得到所需要的結果。用户希望能通過自己的終端直接享用計算機資源，因而出現了分時的思想。由於計算機的高速度，它可以在分時共享的基礎上高效率地為多個用户服務 ^[1]  。

分時處理系統是一個計算機系統（見圖），它包括許多獨立的、相對低速的、可以同時使用的聯機終端設備（見聯機處理），每個終端都可以直接訪問中央處理機。中央處理機由一個時鐘控制，按一定的時間從一個終端切換到另一個終端。它在指定的時間片內完成每個作業的一部分，保存中間處理的結果，然後轉向另一個終端，如此循環直至工作全部結束。安排給每個用户的時間片是很短的，例如大約1/40秒，但是由於計算機的速度很高，在這段時間內它還是能完成很多的操作處理。用户之間的切換極其頻繁，可使用户覺得好像在單獨使用一個信息處理系統。用户彼此之間獨立地操作，不會發生混淆或破壞現象。通常對各用户的作業還可賦予一定的優先權，作業按優先權排成隊列。優先權高的作業可能獲得較多的或較長的時間片。

分時系統與那些為一個部門的專用目的而設計的系統不同,它力圖為多個部門提供服務,處理較廣範圍的商務和科學作業。因此它的主存儲器容量很大，中央處理機的通用性好，以支持所有複雜的程序設計和控制功能。分時處理有大量用户的信息存在同一個文件系統中，所以保密性更為重要，需要採取必要的措施(見數據安全) ^[2]  。

分時處理是商用計算服務的基本方式。商用計算公司向各類顧客出售處理時間，提供多種服務，使顧客只需要關心他自己建立的應用系統，而不必考慮數據庫管理和數據通信等問題。顧客可通過遠程終端與計算機系統相連，並按終端與中央處理機連接的時間以及佔用中央處理機的時間付費。各類學校可利用分時處理向廣大學生提供上機的機會。商業部門和工業部門在它們的日常工作中也需要信息處理系統具有分時處理的能力。

單片機系統往往是一個嵌入式的控制系統，因此目前絕大部分的單片機系統還是一實時系統。能夠真正體現分時系統的設計思想的往往是那些多路重複檢測控制系統。即便是在這些多路重複檢測控制系統中，它的實時性也是非常重要的。也就是説，在單片機系統中應用了分時系統設計思想，但其及時性應首先進行考慮。

隨着單片機性能的提高，單片機系統設計中的一些硬件功能軟件化是大勢所趨。但同時，一日千里的芯片技術也為低成本的硬件完成高性能的功能提供可能。讓一種功能到底是通過硬件實現還是通過軟件來實現不能一概而論，只能是通過系統設計讓整個系統的性能價格比最高才是每個單片機系統設計者孜孜追求的目標。

在單片機分時系統的硬件設計中，由於對系統的及時性的要求不能降低，而大多數單片機的處理速度相對而言是較慢的。因此，在接口硬件的設計上應採用一些能將信息量保持的器件，如觸發器、鎖存器。同時要求這些器件應該是三態門輸出，因為是多路分時系統，當CPU沒有訪問到時，器件輸出呈現高阻，以利於總線對其他器件的訪問。還有，一些用軟件比較費時的操作應轉給硬件完成。如LED動態顯示，沒有必要一定用intel?8155或intel?8255硬件接口讓軟件時時為顯示數字而煞費苦心，完全可以用intel?8279或MAX7218及MAX7219這些可編程外圍器件來完成，使顯示既漂亮又簡單。當然，到底哪些功能留給硬件完成，哪些功能留給軟件完成，應根據系統的不同而具體設計。總之，應總體考慮，追求最高的性能價格比 ^[3]  。