分时操作系统

多道程序、批处理系统提供了一个有效使用各种系统资源的环境，但它没有提供用户与计算机系统的交互。分时是多道程序设计的逻辑扩展。 CPU 通过频繁的开关执行许多任务，以至于用户可以在每个程序运行时与其进行交互。

分时操作系统允许多个用户同时共享计算机。共享系统一次的每个动作或命令变得更小，因此每个用户只需要很少的 CPU 时间。随着系统从一个用户快速切换到另一个用户，每个用户都给人一种整个计算机系统专用于其使用的印象，尽管它在多个用户之间共享。

分时操作系统使用 CPU 调度和多道程序同时为每个人提供共享计算机的一小部分。每个用户在内存中至少有一个单独的程序。加载到内存中并执行的程序，它会在完成之前或完成 I/O 之前执行一小段时间。这段用户引起 CPU 注意力的短时间段称为时间片、时隙或时间片。它是通常为 10 到 100 毫秒的数量级。分时操作系统比多道程序操作系统更复杂。在这两种情况下，多个作业必须同时保存在内存中，因此系统必须具有内存管理和安全性。为了获得良好的响应时间，作业可能必须从主内存换入和换出磁盘，主内存现在用作主内存的后备存储。实现此目标的常用方法是虚拟内存，这是一种允许执行可能不完全在内存中的作业的技术。

在上图中，用户 5处于活动状态，但用户 1、用户 2、用户 3 和用户 4 处于等待状态，而用户 6 处于准备状态。

1. 活动状态 –
   用户程序受CPU 控制。在这种状态下只有一个程序可用。
2. 就绪状态——
   用户程序已准备好执行，但它正在等待轮到它获取 CPU。一次可以有多个用户处于就绪状态。
3. 等待状态——
   用户程序正在等待一些输入/输出操作。一次可以有多个用户处于等待状态。

分时操作系统要求：
一种闹钟机制，在每个时间片之后向 CPU 发送中断信号。内存保护机制，防止一个作业的指令和数据干扰其他作业。

好处 ：

1. 每个任务都有平等的机会。
2. 减少软件重复的机会。
3. 可以减少 CPU 空闲时间。

缺点：

1. 可靠性问题。
2. 必须考虑用户程序和数据的安全性和完整性。
3. 数据通信问题。