1. Диспетчеризация задач с использованием динамических приоритетов

Во многих ОС, а в ОС реального времени обязательно, имеются средства для изменения приоритета программ. Введение механизмов динамического изменения приоритетов позволяет реализовать более быструю реакцию системы на короткие запросы пользователей, что очень важно при интерактивной работе, но при этом гарантировать выполнение любых запросов.

Например, в Windows NT каждый поток (задача) имеет базовый уровень приоритета, который лежит в диапазоне от двух уровней ниже базового приоритета процесса, его породившего, до двух уровней выше этого приоритета. Поток наследует этот базовый приоритет и может изменять его так, чтобы он стал немного меньше или немного больше. В результате получается приоритет планирования, с которым поток и начинает исполняться. Например, если поток обрабатывает пользовательский ввод, то диспетчер задач Windows NT поднимает его динамический приоритет, если он выполняет вычисления, то диспетчер постепенно снижает его приоритет до базового. Таким образом производится управление относительной приоритетностью потоков внутри процесса.

15

14 Диапазон значений

13 динамического

12 приоритета потока

11

10

9

8

7

6 Базовый приоритет

5 потока

4 Базовый приоритет

3 процесса

2

1

Рис.3. Схема динамического изменения приоритетов в Windows NT

Для определения порядка выполнения потоков диспетчер использует систему приоритетов, направляя на выполнение потоки с высоким приоритетом раньше потоков с низкими приоритетами.

Существует группа очередей – по одной для каждого приоритета. Windows NT поддерживает 32 уровня приоритетов; потоки делятся на два класса: реального времени и переменного приоритета. Потоки реального времени, имеющие приоритеты от 16 до 31, используются программами с критическим временем выполнения. Большинство потоков в системе относятся к классу переменного приоритета с уровнями приоритета от 1 до 15. Для собственно системных модулей, функционирующих в статусе задач, зарезервирован приоритет с номером 0.

Управление памятью в операционных системах

1. Память и отображение, виртуальное адресное пространство

В настоящее время программист обращается к памяти с помощью некоторого набора логических имен, для которых отсутствует отношение порядка (в общем случае множество переменных неупорядочено). Имена переменных и входных точек программных модулей составляют пространство имен. С другой стороны, существует понятие физической памяти, с которой работает процессор, извлекая из нее команды и помещая в нее результаты вычислений. Физическая память – это упорядоченное множество пронумерованных ячеек. К каждой из них можно обратиться, указав ее номер (адрес). Количество ячеек физической памяти ограниченно и фиксировано.

Системное программное обеспечение должно связать каждое указанное пользователем имя с физической ячейкой памяти, т.е. осуществить отображение пространства имен на физическую память компьютера.

Рис. 1. Память и отображение

В общем случае это делается в два этапа (см. рис.1): сначала системой программирования, а затем операционной системой. Между этими этапами обращения к памяти имеют форму виртуального или логического адреса. Множество всех допустимых значений виртуального адреса для некоторой программы определяет ее виртуальное адресное пространство или виртуальную память.

Система программирования осуществляет трансляцию и компоновку программы и производит привязку основной части виртуальных адресов программы к физическим ячейкам (первое отображение), а окончательная привязка делается операционной системой на этапе загрузки программы в память для ее исполнения (второе отображение).

Возможны частные случаи отображения пространства имен на физическую память:

1. тождественность виртуального адресного пространства физической памяти. Здесь нет необходимости осуществлять второе отображение. Система программирования генерирует абсолютно двоичную программу (адреса физические);

2. тождественность виртуального адресного пространства исходному пространству имен. Здесь отображение осуществляется самой операционной системой, путем использования таблицы символьных имен.

В настоящее время даже на ПК объем виртуальной памяти больше объема физической памяти. Имеется несколько методов распределения памяти для этой ситуации.