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Les systèmes multiprogrammés requièrent un ordinateur et des périphériques qui mettent en œuvre la technique du DMA (direct memory access) : Par cette technique le processeur ordonne à un périphérique d'effectuer une opération; le résultat de l'opération est placé en mémoire centrale par le périphérique pendant que le processeur exécute d'autres instructions. Dans les systèmes multiprogrammés tout comme les systèmes batch l'utilisateur n'a que peu de contact avec les programmes et de maigres possibilités d'intervention
Les systèmes d'exploitation en temps partagé sont arrivés dans les années 1970. Ils sont utilisés dans des dispositifs interactifs où plusieurs utilisateurs sont simultanément en dialogue avec l'ordinateur. Un système d'exploitation en temps partagé est destiné à répondre rapidement aux demandes de l'utilisateur, et donner à chaque utilisateur l'impression qu'il est le seul à utiliser l'ordinateur7.
Un système en temps partagé apporte des techniques sophistiquées de multiprogrammation en vue de permettre l'utilisation interactive de l'ordinateur par plusieurs usagers et plusieurs programmes simultanément2. L'arrivée de cette nouvelle génération de systèmes d'exploitation en 1970 résulte d'une forte demande des consommateurs et de la baisse du prix du matériel informatique qui a rendu possible sa réalisation7.
Dans les systèmes d'exploitation en temps partagé la notion de batch n'a que peu de portée. Ces systèmes mettent en œuvre de nouveaux mécanismes d'utilisation du processeur et de la mémoire, ce qui leur permet de répondre rapidement à des demandes provenant simultanément d'un grand nombre d'utilisateurs7.
Dans ces systèmes, tout comme dans la génération antérieure, l'utilisation du processeur est planifiée. Cependant contrairement aux systèmes de la génération précédente, dans les systèmes en temps partagé chaque programme est exécuté durant une tranche de temps déterminé, puis le système d'exploitation bascule sur l'exécution d'un autre programme, ce qui évite qu'un programme monopolise l'utilisation du processeur au service d'un utilisateur, entraînant des retards pour les autres usagers7.
Les systèmes d'exploitation en temps partagé établissent la technique du swap : lorsque le programme en cours d'exécution a besoin de plus de mémoire que ce qui est disponible, alors un autre programme inactif est retiré pour gagner de la place; le programme inactif est enregistré temporairement sur le disque dur. L'enregistrement sur disque provoque cependant une perte de temps non négligeable7.
En 2011 de nombreux systèmes d'exploitation sont basés sur Unix, un système en temps partagé. Les systèmes d'exploitation temps-réel sont apparus au milieu des années 1970, entre autres chez Hewlett-Packard8. Ils sont destinés aux dispositifs qui doivent non seulement donner des résultats corrects, mais les donner à temps, c'est-à-dire dans un délai déterminé.