Мультипрограммирование [05-08]

Исторически первыми ОС были однозадачные мониторы, обрабатывавшие задачи последовательно (ввод программы в память, её запуск, выполнение, нормальное или аномальное прекращение обработки, освобождение ресурсов). Задача всё время выполнения монопольно использовала нужные ей ресурсы и не использовала остальные. При этом часть времени она могла проводить, находясь в состоянии ожидания окончания операции ввода-вывода. Пример – COOP-монитор CDC 1604A.

Мультипрограммирование - это режим работы, при котором на имеющееся в (достаточно ёмкой) оперативной памяти свободное место загружаются другие задачи, получающие доступ к свободному процессору. Примеры – OS/360 IBM, NOS/BE1 CDC 6200. При этом экономится астрономическое время на прохождение смеси задач. Но у ОС появляется дополнительные функции - учёт задач путём выделения им идентификаторов, планирование оптимальной смеси задач и функция диспетчеризации (оперативного перераспределения ресурсов). При выделении процессора очередной задаче производится ресурсоёмкая операция переключения контекста (состояния задачи) – context switch, при этом состояние ресурсов предыдущей задачи сохраняется для последующего восстановления. Граф состояний активной задачи в простейшем случае состоит из трёх узлов: «работает», «ожидает», «готова».

Антоним – однопрограммный режим, при котором нет необходимости в запоминании контекста. Вопрос связан с [21-24], [25-28], [33-36] и [49-52].

Режим разделения времени +

Многопользовательский режим работы [09-12]

При работе пользователя в интерактивном (foreground) режиме операции ввода-вывода также могут приводить к простою процессора. В этом случае его можно на какое-то время (квант, quantum, time slice) передать постоянно находящейся в памяти фоновой (background) задаче, исполняемой в пакетном режиме. Такие двухпрограммные системы называются фоново-оперативными. Пример – RT11 для мини-ЭВМ PDP11/20 и её советская версия ФОБОС для СМ-4. Это вариант мультипрограммирования, позволяющий пользователю получать доступ к системе, когда она загружена, например, для просмотра результатов или для отладки. Для достаточно мощной вычислительной системы не представляет затруднений обслуживать много интерактивных задач, выделяя им по очереди кванты процессорного времени. При этом некоторые задачи могут вытесняться не только с процессора, но и выкатываться (roll out, swap out) из памяти в область сохранения на внешнем накопителе – в этом отличие от мультипрограммирования. В системах разделения времени, например, в многотерминальных, пользователь привязан к терминалу и может открыть только один терминальный сеанс. Во время сеанса данные других пользователей ему недоступны, но предусматриваются средства обмена сообщениями между оператором и пользователями, адресные и широковещательные. При входе в сеанс производится идентификация пользователей (аутентификация) и наделение их правами (авторизация). Пример – СРВ ЕС ЭВМ. Более совершенный вариант разделения времени - система виртуальных машин, имитирующая для пользователя как бы однопрограммный режим. Пример – СВМ ЕС ЭВМ. Антоним – однопрограммный режим. Вопрос связан с [21-24] и [49-52].

Многопользовательский режим характеризуется возможностью одновременного доступа к системе более одного пользователя. Он возможен, как и режим разделения времени, в системе, имеющей структуры, связанные с идентификацией пользователей, их разделением на группы с разными привилегиями, одновременный доступ пользователей может быть интерактивным, но это не обязательно. Не обязательно и квантование. Вопрос о возможности доступа к данным других пользователей решается по-разному в разных ОС. Примеры – Unix и RSX для PDP11. Windows XP имеет учётные записи, но не имеет идентификатора сеанса, возможен доступ к чужим данным. В Windows 7 идентификатор сеанса есть, если открыты два, перед выключением системы оба должны быть закрыты.

Антоним – однопользовательский режим, в котором эти структуры излишни. Вопрос связан с [05-08], [21-24] и [65-68].