7. 다중 프로그래밍(multiprogramming)과 시분할 시스템

운영체제의 가장 중요한 능력은 다중 프로그래밍(multiprogramming)이다. 이는 CPU가 항상 하나의 작업을 실행할 수 있게 구성하는 능력으로 이를 통해 CPU의 이용률을 증가시킬 수 있다.

시분할 시스템은 다중 프로그래밍을 응용한 형태로, 다수의 작업을 짧은 시간 간격으로 번갈아가며 행하는 시스템이다.

시분할과 다중 프로그래밍 운영체제에서는 메모리에 여러 개의 작업이 동시에 적재되어야 한다. 작업들을 적재시키는 과정에서 메모리 공간이 부족해 몇 작업만 선별해서 메모리에  적재시켜야 할 때가 있는데, 이러한 과정을 작업 스케줄링 이라 한다. 그리고 이 메모리 내의 여러 개의 작업들 중 하나의 작업을 선택해 CPU에 적재해야 하는데, 이를 CPU 스케줄링이라 한다. 병행해서 실행되는 다수의 작업은 프로세스 스케줄링, 디스크 저장 장치, 메모리 관리를 포함해 운영체제 내부에서 상호 간의 영향을 제어할 필요가 있다.

RAM의 저장 공간이 용량이 큰 한 프로그램을 담기에 부족할 경우 가상 메모리(virtual memory)를 이용한다. 디스크의 일부를 주기억장치로 이용하는 방식으로, 이를 통해 주기억장치의 크기는 (RAM의 크기 + 디스크에 할당된 크기)만큼의 논리적 크기가 되어 RAM의 물리적 크기를 넘게 된다.

시분할 시스템 운영체제는 파일 시스템과 그를 담을 디스크 관리 기법을 제공해야 한다. 또, 작업이 질서 있게 실행되기 위해서는 작업 동기화와 통신 기법을 제공해야 하며, 교착 상태 등에 대한 오류처리, 보안 등을 담당해야 한다.