시분할 시스템(time sharing system)은 하나의 시스템을 여러 명의 사용자가 단말기를 이용하여 여러 작업을 처리할 때 이용하는 방법이다. 1950년에 고안되었으나, 1961년에 매사추세츠 공과대학(MIT)에서 호환 시분할시스템(CTSS: Compatible Time Sharing System)을 개발함으로써 개념을 정립하였다. 시분할 시스템에서는 여러 명의 사용자가 시스템을 단말기로 이용하더라도 각각의 사용자가 시스템을 이용하는데 전혀 지장이 없도록 중앙처리장치의 이용 시간을 잘게 분할하여 작업을 순환하며 수행하도록 한다.

[ 그림 5.11 ]

이러한 시스템을 이용하면 단말기에서 컴퓨터와 대화형식으로 프로그램을 작성한다거나 실행할 수 있는 장점이 있다. 실행 프로그램은 연산처리장치의 할당 시간을 돌아가며 부여 받는 타임 조각(time slice) 방법으로 시분할을 구현한다. 운영체제에는 프로그램의 개발이나 실행을 대화형식으로 진행할 수 있는 기능이 있어, 컴퓨터가 한 시각에 하나 이상의 문제들을 해결하게 함으로써 중앙처리장치의 유휴 시간을 줄일 수 있는 장점이 있다. 그러나 시스템의 용량과 사용하는 단말기의 수가 적정해야 하며 그렇지 않으면 시스템의 반응 속도가 현저히 떨어질 수 있다.

[ 그림 5.12 ]

시분할 시스템은 다중 프로그래밍 방식을 이용하여 동시에 여러 명이 수행하는 작업을 주기억장치에 상주시키기 위한 기억장치 관리 기법, CPU 스케줄링 기법 등이 필요하기 때문에 운영체제가 복잡하다. 배치 처리에서는 아무리 큰 작업이라도 먼저 작업 처리를 요쳥하면 먼저 처리를 종료하는 특징이 있지만 시분할 시스템에서는 단말기만 이용할 수 있다면 짧은 작업인 경우엔 수행을 빨리 완료할 수 있는 특징이 있다.