操作系统:多任务原理与分时

本文介绍了计算机如何通过多任务原理让用户感觉同时处理多个任务,主要探讨了基于IO中断机制的多通道批处理和时间片轮转(分时)两种方法。时间片轮转通过将CPU时间划分为小的时间片轮流执行任务,实现任务间的快速切换,从而提供更好的交互体验。等分时间片轮转是常见实现方式,而实现不等分时间片轮转则相对复杂。

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1.多任务原理
OS可以通过某种方法给用户造成一种错觉——好像计算机能同时处理多件事情,造成这种错觉的方法就是多任务原理
2.实现多任务的两种基本方法:

  • 基于IO中断机制的多通道批处理(早期操作系统,较简陋,交互性差,目前不常用
  • 时间片轮转(分时),又可分为:等分时间片轮转不等分时间片轮转,其中常用的是等分时间片轮转,而不等分时间片轮转实现起来比较复杂困难。

3.基于IO中断机制的多通道批处理(了解一下)
基本思想:
将多个作业排队,由OS选择一批搭配合理的作业调入主机,以简陋的并发方式完成作业。具体示例如下图所示(具体操作可以简述为:当一个任务在进行CPU操作时,让另一个任务进行IO操作

通过这种方式,图中的任务A与任务B总用时约为25,而顺序处理的用时则是37.

缺点分析:此种方式的实时性较差,原因在于当某任务(如任务A)中的单次IO操作占用时间过长时,其余任务便不能使用CPU。
在这里插入图片描述

4.时间片轮转(分时)
将一小段时间划分为n个时间片,CPU按时间片轮流执行各个任务进程,只要时间片足够小,用户就会产生错觉:主机在不间断地为自己服务。

如下图所示(以等分时间片轮转为例),一圈是1秒,被划分为8个时间片,每个时间片均进行任务切换(起始任务是a1,方向是:顺时针由内向外)。
该方法的特点如图中所示。
在这里插入图片描述

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