多任務操作系統

20世紀從60年代中期開始，計算機系統進入了第3代發展時期。以集成電路為中心的硬件設計與製造工藝不斷提高，一大批功能完善、集成度高的微處理器湧人市場。由於其價格便宜，因而被廣泛引入到輸入輸出接口設備、終端及外部設備的設計中，所以，這一時期的計算機除了CPU的運行速度加快、內存容量大大增加之外，還出現了中斷裝置、輸入輸出通道、大容量的外存儲器——磁盤等。

上述各項技術的快速發展，使人們必須要考慮如何提高系統的效率問題。多道程序共享計算機硬件，必然成為操作系統的研究核心。

要使多道程序共享計算機硬件，第一個要解決的問題是內存空間的共享。允許多個程序進入內存，操作系統需要解決好空間分配和存儲單元定位問題，讓應用程序能夠放得下、保存安全、尋址正確，更進一步，還有內存空間擴充問題等。其次是處理器交替使用的問題，也就是CPU的控制權轉移問題。當一個正在運行的程序需要輸入輸出時，系統要順利地將處理器的控制權轉交給另一個程序。第三個問題就是共享設備的管理問題。當多個應用程序對同一台設備提出使用請求時，操作系統需要解決它們的訪問衝突。

針對上述3個方面的問題，研究出了一些新技術，使操作系統的管理水平比前期的監控程序有了進一步提高。它開始使用“虛擬化”技術，以提高系統運行大程序的能力，比如，虛擬機(Virtual Machine)、虛擬存儲器(Virtual Storage)和虛擬設備(Virtual Units)等。此外，在輸入輸出方面，操作系統提供了Spooling(又稱“假脱機輸入輸出”)技術，使系統的輸入輸出得到改善。

由於不同的管理程序依賴於不同的計算機硬件，特別是各自所追求的使用方式有所不同，這一時期的操作系統在處理方式上存在着明顯的差異。相關研究基本上朝着3個方向發展起來，它們是多道批處理(Batch Processing)、分時處(Time Sharing)和實時處(RealTime Processing)。 ^[2] 

單用户單任務操作系統：是指一台計算機同時只能有一個用户在使用，該用户一次只能提交一個作業，一個用户獨自享用系統的全部硬件和軟件資源。（如：MS-DOS、PC-DOS、CP/M）

單用户多任務操作系統：是指一台計算機同時只能有一個用户使用，但該用户一次可以運行或提交多個作業。（如：windows）（window2000和XP都可以有多個用户，為什麼還是單用户呢？因為windows雖然可以設置多個用户，但是同一時候只能讓一個用户獨享系統的所有資源，所以windows只能是單用户操作系統。因為“多用户”的定義是：允許多個用户通過各自的終端，使用同一台主機，共享主機系統的各類資源）

多用户與多任務操作系統：是指一台計算機可以同時有多個用户同時使用，並且同時可以執行由多個用户提交的多個任務（如Unix/Linux等）

多任務系統的特點可概括如下：

(1)多道——主存中有兩道以上的程序，且這些程序所對應的進程在任一時刻都處於就緒、運行、等待三個狀態之一；

(2)宏觀上並行——宏觀上看，這些程序都正在執行；

(3)微觀上串行——微觀上看，這些程序所對應的諸進程正在交替地執行，因為任何一個時刻只能有一個進程在處理機(CPU)上執行的。 ^[3]