Вопросы для самоконтроля

1. Понятие процесса. Примеры процессов.

2. Виды состояний процесса.

3. Методика реализации процесса.

4. Что такое Дескриптор?

5. Как осуществляется защита адресного пространства задач?

6. В каких случаях процесс состояния бездействия может перейти в состояние готовности?

7. В каких случаях процесс выходит из состояния выполнения?

8. В чем основные преимущества использования потоков?

Лекция № 13. Планирование процессов (4 часа)

Важной проблемой, на решение которой ориентированы многие компоненты современных ОС является проблема планирования предоставления тех или иных услуг или функций операционной системой.

Традиционно, в состав задач планирования ОС могут входить следующие:

- планирование очереди процессов на начало обработки процессором;

- планирование распределения времени ЦП между обрабатываемыми в мультипрограммном режиме процессами;

- планирование порядка обработки заказов на обмен с ВУ;

- планирование порядка обработки прерываний;

- планирование использования ОЗУ (организация свопинга).

В целом, комплексное решение задач планирования в ОС определяет основные эксплуатационные качества каждой конкретной системы.

Рассмотрим типовые задачи планирования и модельные решения этих задач.

1. Планирование очереди процессов на начало обработки цп

При планировании очереди процессов на начало обработки ЦП могут применяться как примитивные стратегии организации очереди FIFO, так и стратегии, учитывающие не только порядок поступления в очередь, но и объем ресурсов, продекламированных процессами для использования.

В общем случае очередь процессов в БВП может предоставляться как объединение подочередей, где каждая подочередь включает в себя определенные классы процессов (например, такая классификация может строится на объеме запрашиваемых ресурсов и/или типе процесса). При этом возможно определение приоритета каждой из очередей (сначала рассматриваются непустые очереди с наименьшим приоритетом).

2. Планирование распределения времени работы цп между процессами

Здесь существует несколько проблем:

- величина кванта времени работы ЦП, выделяемого выполняемому процессу.

- стратегия выбора процесса, который будет выполняться ЦП из множества процессов, готовых к исполнению и размещенных в БОП.

3. Планирование очереди запросов на обмен

Определение порядка обработки запросов, разрешение проблем взаимосвязанных запросов на обмен.

4. Планирование порядка обработки прерываний

Комплексный выбор стратегий планирования во всех уровнях и ее тип, рассмотрим примеры.

Прежде всего, следует отметить, что при рассмотрении стратегий планирования, как правило, идет речь о краткосрочном планировании, то есть о диспетчеризации. Долгосрочное планирование, как мы уже отметили, заключается в подборе таких вычислительных процессов, которые бы меньше всего конкурировали между собой за ресурсы вычислительной системы. Иногда используется термин стратегия обслуживания.

Стратегия планирования определяет, какие процессы мы планируем на выполнение для того, чтобы достичь поставленной цели. Известно большое количество различных стратегий выбора процесса, которому необходимо предоставить процессор.

Среди них, прежде всего, можно выбрать следующие:

- по возможности заканчивать вычисления (вычислительные процессы) в том же самом порядке, в котором они были начаты;

- отдавать предпочтение более коротким вычислительным задачам;

- предоставлять всем пользователям (процессам пользователей) одинаковые услуги, в том числе и одинаковое время ожидания.

Когда говорят о стратегии обслуживания, всегда имеют в виду понятие процесса, а не понятие задачи, поскольку процесс, как мы уже знаем, может состоять из нескольких потоков выполнения (задач).

Система управления процессами обеспечивает прохождение процесса через компьютер. В зависимости от состояния процесса ему должен быть предоставить тот или иной ресурс. Например, новый процесс необходимо разместить в основной памяти, следовательно, ему необходимо выделить часть адресного пространства. Процессу в состоянии готовый должно быть предоставлено процессорное время. Выполняемый процесс может потребовать оборудование ввода - вывода и доступ к файлу.

Распределение процессов между имеющимися ресурсами носит название планирование процессов. Одним из методом планирования процессов, ориентированных на эффективную загрузку ресурсов, является метод очередей ресурсов. Новые процессы находятся во входной очереди, часто называемой очередью работ - заданий.

Входная очередь располагается во внешней памяти, во входной очереди процессы ожидают освобождения ресурса - адресного пространства основной памяти. Готовые к выполнению процессы располагаются в основной памяти и связаны очередью готовых процессов. Процессы в этой очереди ожидают освобождения ресурса процессорное время.

Процесс в состоянии ожидания завершения операции ввода - вывода находится в одной из очередей к оборудованию ввода - вывода, которая носит название. При прохождении через компьютер процесс мигрирует между различными очередями под управлением программы, которая называется планировщик. Операционная система, обеспечивающая режим мультипрограммирования, обычно включает два планировщика - долгосрочный и краткосрочный.

Основное отличие между долгосрочным и краткосрочным планировщиками заключается в частоте запуска, например: краткосрочный планировщик может запускаться каждые 100 мс, долгосрочный - один раз за несколько минут.

Долгосрочный планировщик решает, какой из процессов, находящихся во входной очереди, должен быть переведен в очередь готовых процессов в случае освобождения ресурсов памяти.

Долгосрочный планировщик выбирает процесс из входной очереди с целью создания неоднородной мультипрограммной смеси. Это означает, что в очереди готовых процессов должны находиться в разной пропорции как процессы, ориентированные на ввод - вывод, так и процессы, ориентированные на преимущественную работу с CPU.

Краткосрочный планировщик решает, какой из процессов, находящихся в очереди готовых процессов, должен быть передан на выполнение в CPU. В некоторых операционных системах долгосрочный планировщик может отсутствовать. Например, в системах разделения времени, каждый новый процесс сразу же помещается в основную память.