1. Konsepti
Ohjelma on tiukasti määrätty ohjesarja ajassa. Se käyttää yksinomaan kaikkia järjestelmän resursseja, mukaan lukien CPU, muisti, oheislaitteet, ohjelmistot jne., eikä mikään muu kilpailija kilpaile ja jaa sen kanssa. Siksi yhden prosessorin tietokonejärjestelmässä vain yksi ohjelma on käynnissä tietyn ajan. Ohjelma monopolisoi kaikki tietokoneen resurssit, eikä ulkoiset vaikutukset vaikuta siihen.
Tietokoneiden alkuaikoina moniajoa kutsuttiin moniohjelmoimiseksi. Moniohjelma tarkoittaa, että CPU lukee useita ohjelmia kerrallaan ja tallentaa ne muistiin ja ajaa ensimmäistä ohjelmaa, kunnes sillä on IO-toiminto. Koska IO-toiminta on hidasta, CPU:n on odotettava. Suorita toinen ohjelma tällä hetkellä suorittimen käytön parantamiseksi. Toisin sanoen n+1:nnen ohjelman suorittamisen ehto on, että n:s ohjelma suorittaa IO-operaation tai on jo suoritettu. Tällä tavalla kunkin ohjelman aikajakauma on epätasainen. On mahdollista, että ensimmäinen ohjelma on ollut käynnissä useita tunteja ilman IO-toimintoa, joten toinen ohjelma ei ole käynnissä. Alussa tämä tilanne oli hyväksyttävä. Ihmiset määrittävät ajavansa useita ohjelmia kerralla, ja muutaman tunnin tai päivän kuluttua he voivat nähdä tulokset tai ottaa tulostetut tiedostot. Ihmisten ei tarvitse saada jokaisen ohjelman käynnissä olevaa tilaa reaaliajassa, vaan he välittävät vain käynnissä olevista tuloksista.
Moniajo tarkoittaa tietokoneen kykyä suorittaa useita ohjelmia samanaikaisesti. Yleinen moniajomenetelmä on ajaa ensimmäisen ohjelman koodipala ja tallentaa työympäristö; suorita sitten toisen ohjelman koodipala ympäristön säästämiseksi; ... palauttaa ensimmäisen ohjelman työympäristön ja suorittaa ensimmäisen ohjelman seuraavan ohjelman. Koodipala...moderni moniajo, jokaisen ohjelman aikajakauma on suhteellisen tasainen.
Moniohjelmointitekniikan käyttöönoton perustarkoitus on lisätä prosessorin käyttöastetta ja antaa täysi peli tietokonejärjestelmän komponenttien rinnakkaisuudelle. Kaikki modernit tietokonejärjestelmät käyttävät moniohjelmointitekniikkaa. Moniohjelmoinnin ilmaantuminen on nopeuttanut nykyisen käyttöjärjestelmän syntyä.
2. Ominaisuudet
1) Monikanavainen: eli useita itsenäisiä ohjelmia tallennetaan tietokoneen muistiin samanaikaisesti.
2) Makroskooppisesti rinnakkaiset: Useat samaan aikaan järjestelmään tulevat ohjelmat ovat kaikki käynnissä, eli ne ovat aloittaneet toimintansa peräkkäin, mutta eivät ole vielä valmistuneet.
3) Mikroskooppisesti sarja: Mikroskooppisesta näkökulmasta useat muistissa olevat ohjelmat käyttävät suoritinta vuorotellen tai aikajakoisesti.
3. Edut
Paranna suorittimen käyttöä. Moniohjelmaympäristössä useat ohjelmat jakavat tietokoneresursseja. Kun ohjelma odottaa I/O-toimintoa, CPU voi suorittaa muita ohjelmia, mikä parantaa huomattavasti CPU:n käyttöä.
Paranna laitteiden käyttöä. Moniohjelmaympäristössä useat ohjelmat jakavat järjestelmälaitteita, mikä parantaa huomattavasti järjestelmälaitteiden käyttöä.
Paranna järjestelmän suorituskykyä. Moniohjelmaympäristössä ohjelman odotusaika lyhenee ja järjestelmän suorituskyky paranee.
4. Ajoitus
Moniohjelmakäsittely voi ladata useita ohjelmia muistiin samanaikaisesti. Kun ohjelma ei voi toimia ulkoisen lähetyksen odottamisen vuoksi, keskusyksikkö voi välittömästi suorittaa toisen ohjelman. Jos toista ohjelmaa ei jostain syystä voida suorittaa, keskusyksikkö suorittaa kolmannen ohjelman ja niin edelleen, kunnes ensimmäisen ohjelman ulkoinen lähetys on valmis ennen ensimmäisen ohjelman suorittamista. Useiden ohjelmien kohtuullinen sijoittaminen yhteen voi parantaa resurssien käyttöä ja parantaa järjestelmän syöttö- ja tulostusominaisuuksia. Moniohjelmakäsittely suoritetaan pseudo-rinnakkaisella tavalla. Aikavälistä lähtien jokainen ohjelma on suoritettu, mutta suoritusta ei ole suoritettu loppuun. Tietystä hetkestä lähtien keskusyksikössä on käynnissä vain yksi ohjelma, ja jokainen ohjelma vie aikaviipaleen ja keskusyksikköä käytetään vuorotellen ja sarjassa. Ohjelmat eivät pääty siihen järjestykseen, jossa ne alkoivat.
Useat ohjelmat jakavat käsittelyjärjestelmän eri resurssit, mutta järjestelmäresurssit ovat rajalliset, ja kunkin ohjelman vaatimien resurssien määrä ja tyypit ovat myös erilaisia. Siksi useiden ohjelmien ajoitus riippuu kunkin ohjelman erosta. Resurssivaatimukset noudattavat seuraavia strategioita: ①Ensin tullut, palvele ensin, perustaa varmuuskopiointijono ohjelman syöttöjärjestyksen mukaisesti, ja ajastin skannaa varmuuskopiointijonon alusta alkaen löytääkseen ensimmäisen ohjelman, jonka resurssi voi täyttää, ja lisää se nykyiseen suoritusjonoon. ② Prioriteettinumeroiden ajoituksen mukaan järjestelmä valitsee suoritettavaksi ohjelman, jolla on suurin prioriteettinumero. Ohjelman prioriteettinumeron voi määrittää käyttäjä itse (järjestelmä veloittaa korkeamman prioriteetin ohjelmasta korkeamman maksun), tai se voidaan määrittää järjestelmän toimesta (järjestelmä määrittelee ohjelman odotusajan, pituuden käyttöajasta ja järjestelmäresurssivaatimusten määrästä). Tämä prioriteettinumero voidaan määrittää, kun ohjelma tulee järjestelmään, tai se voidaan laskea aina, kun ohjelma ajoitetaan. Samassa prioriteettinumeroohjelmassa aikataulutus perustuu edelleen saapumisjärjestyksessä. ③ Tasapainoinen aikataulutus, joka luokittelee ohjelmat omien ominaisuuksiensa mukaan. Esimerkiksi Tyyppi A on aikaa vievä ohjelma syöttämistä ja tulostusta varten, tyyppi B on ohjelma, joka tasapainottaa tulon ja lähdön laskenta-ajan kanssa, ja tyyppi C on aikaa vievä ohjelma laskentaan. Ohjelman ajastin valitsee ja ajaa ohjelmia näistä erityyppisistä ohjelmista vuorotellen, jotta resursseja voidaan käyttää tasapainoisesti, järjestelmän tehokkuus saadaan käyttöön ja käyttäjät ovat tyytyväisiä.
Kuten kuvasta näkyy, yksittäisen ohjelman ja usean ohjelman suoritustila on lueteltu. Voidaan nähdä, että moniohjelma voi parantaa merkittävästi järjestelmän resurssien käyttöä.