理解多任务

多道程序

为了让 CPU 得到更好的利用,人们编写了一个监控程序,如果发现某个程序暂时无须使用 CPU 时,监控程序就把另外的正在等待 CPU 资源的程序启动起来,以充分利用 CPU 资源。

对于多道程序来说,最大的问题是程序之间不区分轻重缓急,对于交互式程序来说,对于 CPU 计算时间的需求并不多,但是对于响应速度却有比较高的要求。而对于计算类程序来说则正好相反,对于响应速度要求低,但是需要长时间的 CPU 计算。

想象一下我们同时在用浏览器上网和听音乐,我们希望浏览器能够快速响应,同时也希望音乐不停掉。这时候多道程序就没法达到我们的要求了。

分时系统

改进了多道程序,使得每个程序运行一段时间之后,都主动让出 CPU 资源,这样每个程序在一段时间内都有机会运行一小段时间。

这样像浏览器这样的交互式程序就能够快速地被处理,同时计算类程序也不会受到很大影响。

在分时系统的帮助下,我们可以边用浏览器边听歌了,但是如果某个程序出现了错误,导致了死循环,不仅仅是这个程序会出错,整个系统都会死机。

多任务系统

操作系统从最底层接管了所有硬件资源。所有的应用程序在操作系统之上以 进程(Process) 的方式运行,每个进程都有自己独立的地址空间,相互隔离。CPU 由操作系统统一进行分配。每个进程都有机会得到 CPU,同时在操作系统控制之下,如果一个进程运行超过了一定时间,就会被暂停掉,失去 CPU 资源。

这样就避免了一个程序的错误导致整个系统死机。如果操作系统分配给各个进程的运行时间都很短,CPU 可以在多个进程间快速切换,就像很多进程都同时在运行的样子。几乎所有现代操作系统都是采用这样的方式支持多任务,例如 Unix,Linux,Windows 以及 macOS。

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