操作系统是管理计算机硬件和其他软件应用程序的重要程序。

我们可以说它是一个中间人。这是因为用户不能用机器语言直接向CPU发出命令，CPU也不能直接与用户交互。所以需要有一个中间人来沟通和翻译用户和CPU之间的所有交互。

除了操作系统执行的基本任务（如控制外围设备、在屏幕上显示输出、跟踪数据和文件）外，操作系统还具有更高的多道程序设计和多任务处理功能。

多道程序设计(multiprogramming) vs. 操作系统中的多任务处理(multitasking in operating system)

多道程序和多任务的区别在于，在多道程序中，CPU同时执行多个程序，而在多任务中，CPU同时执行多个任务。

操作系统中多道程序与多任务的比较表

什么是多道程序设计(multiprogramming)？

多道程序设计的重点是提高CPU的利用率。它在一个处理器上同时运行多个进程。

当程序进行IO操作时，CPU跳转到另一个作业或程序，即在多道程序设计中，操作系统在内存中保留几个作业/程序，以便CPU选择一个作业并开始执行它。

当该作业需要等待任何IO操作时，CPU将切换到另一个作业并开始执行它。因此，这使得CPU保持繁忙和高利用率，而且它从不处于空闲状态。

多道程序设计可以在处理速度慢的CPU上完成。它需要较少的内存（RAM或ROM）来工作。多道程序设计的整个思想就是让CPU尽可能长时间地忙碌。

多道程序设计的优点

1. CPU利用率高
2. 更短的响应时间
3. 分配工作优先级的能力

多道程序设计的缺点

1. 计划实施并不容易
2. 需要更多的管理

什么是多任务处理(multitasking)？

多任务意味着一次处理多个任务意味着你在使用电脑和听歌曲。也可以使用浏览器在互联网上搜索一些东西，并**一个word文件作为你的作业。似乎所有的任务都是同时发生的。并不是所有的任务都同时发生，而是处理器在不同任务之间以如此快的速度切换，以至于我们认为它们是同时发生的。

多任务处理与多道程序设计非常相似，但在这种情况下，CPU被分配给一个进程，用于固定的定时，即CPU“上下文切换”到另一个进程之后的“时间量或时间片”。它同时执行多个程序或任务。

在多任务处理中，用户可以与系统交互，例如，我们可以在打印任务进行时键入一封信。为了执行多任务，PC需要一个大内存（RAM或ROM）。它的主要目标是改进CPU的响应时间。

多任务处理是一个非常复杂的系统。它基于时间片的概念，为每个要执行的任务分配固定的时间间隔。当程序需要高度并行时，它是非常有效的。它为每个程序提供一个固定的执行时间间隔。

多任务的优点

1. 更短的响应时间
2. 逻辑并行
3. CPU利用率

多任务的缺点

1. 不能在速度非常慢的处理器上实现。
2. 需要大的存储空间才能工作。

Main Differences Between 操作系统中的多道程序设计和多任务处理

• 多道程序设计主要着眼于提高中央处理器利用率。程序的排列方式使中央处理器永远不会空闲；它总是有一个又一个程序要执行。另一方面，多任务处理旨在提高中央处理器的响应时间。
• 在多道程序设计中，进程之间的切换是在正在进行的进程停止并将中央处理器分配给另一个进程时进行的，而在多任务处理中，任务或进程之间的切换是在当前正在进行的进程的时间量或时间片结束时进行的。
• 多道程序设计可以在猛撞或只读存储器内存较低的计算机上执行；它不需要大的内存来运行。而对于多任务处理，需要大内存来同时执行所有任务或进程。
• 多道程序设计需要更多的时间来执行任何进程，而多任务处理只需要很少的时间来执行任何任务或进程。
• 多道程序设计的概念是基于交换的。操作系统将任务记录保存在内存中，然后操作系统执行存储在内存中的任务，接着执行另一个任务，并继续执行存储的任务。而多任务处理是基于分时的，它根据分配给每个任务或进程的相等时间来执行任务。

结论

多道程序设计和多任务处理是现代操作系统的两个方面。多道程序设计是在内存中记录几个进程，然后在单个处理器上逐个执行。

多任务处理与多道程序设计非常相似，但在这种情况下，CPU被分配给一个进程，用于固定的定时。它利用同一台计算机上的多个CPU同时执行多个程序或任务。

因此，我们可以说，多任务可以被认为是多道程序设计，然而，多道程序设计不能被认为是多任务。

参考文献

• https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/48012.48037
• https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/5009151/