Планирование заданий, процессов и потоков.

Основная цель планирования вычислительного процесса заключается в распределении времени центрального процессора между выполняющимися заданиями, таким образом, чтобы удовлетворять требованиям, предъявляемым пользователям вычислительной системе.

Какие требования могут быть: скорость работы, пропускная способность, время отклика, степень загрузки процесса, точность полученных результатов и др.

Виды планирования.

Все виды планирования используемые в современных ОС, в зависимости от временного масштаба, делятся на долгосрочные, среднесрочные, краткосрочные и планирование ввода/вывода. Каждая из них решает задачи определённого класса.

Долгосрочные – принимают решение о добавлении задания в очередь выполняемых в системе (формирование пула процессов).

Среднесрочные – позволяют принять решение о добавлении процесса к числу процессов, полностью или частично размещенных в основной памяти.

Краткосрочные - решение, какой конкретно из доступных процессов будет выполняться процессором.

Планирование ввода/вывода позволяет принять решение о том, какой из процессов, и на каком устройстве ввода/вывода будет выполняться. Краткосрочный планировщик, вызываемый диспетчером, работает чаще всего, определяя какой процесс или поток будет выполняться следующим.

Частота работы планировщика определяется видом планирования. Долгосрочное планирование выполняется сравнительно редко, среднесрочное – несколько чаще и краткосрочное – наиболее часто. Краткосрочный планировщик имеет собственное название – диспетчер.

В большинстве ОС универсального назначения планирование осуществляется динамически (онлайн), то есть решения принимаются во время работы системы на основе анализа текущей ситуации, не использую никаких данных о составе мультипрограммной смеси. Найденное решение в условии дефицита времени редко бывает оптимальной. Поэтому принимают другой тип планирования – статический. Он может быть использован только в специализированных системах с заранее заданным набором задач и характеристиками. В этом случая статический планировщик срабатывает не во время работы, а перед запуском системы решения (офлайн). Результатом его работы является расписание – специальная таблица, в которой указано, какому процессу, когда и на какое время будет предоставлен ЦП. При этом накладные расходы ОС на исполнение расписания существенно меньше, чем при динамическом планировании. Обладая характеристиками всех задач, он выдаёт оптимальное решение.

Организация памяти современного компьютера.

Оперативная память в современных ЭВМ организована как линейное одномерное адресное пространство, отражающее особенности аппаратного обеспечения, но не соответствующее современной технологии создания ПО. Также организована и внешняя память.

Логическая и физическая организация памяти.

Наименьшей организованной единицей памяти является бит (способен принимать одно из двух заранее определенных значений).

Следующий элемент для кодирования символов – байт. Линейная организация памяти отражает только возможности технической платформы и во многом не соответствует способу разработки современных программ. Это связано с тем, что большинство современных программ выполняются в виде модулей, некоторые из которых неизменны во время решения задачи, а некоторые имеют возможность изменению (модули работы с исходными данными).

Модульная система программирования обеспечивает ряд преимуществ:

1. Модули могут разрабатываться и переводиться в машинный код, независимо друг от друга различными программистами. При этом все ссылки из одного модуля на другой разрешаются ОС во время работы программы.

2. Разные модули могут получать разные степени защиты, что существенно повышает надежность работы программы.

3. Необходимость применения механизма, обеспечивающего совместное использование модулей разными процессами.

Память – важнейший ресурс вычислительной системы, требующий эффективного управления.

Закон Паркинсона (Мерфи) применительно к операционной системе гласит – программы расширяются, стараясь заполнить весь объём памяти доступный для их поддержки. В идеале программисты хотели бы иметь неограниченную в размере и скорости память, способную сохранять своё содержимое при отключении питания и при минимальной её стоимости.

В настоящее время применительно для любого этапа развития технологии производства запоминающих устройств существуют следующие устойчивые соглашения:

1. Чем меньше время доступа, тем дороже стоит бит.

2. Чем выше емкость, тем ниже стоимость бита.

3. Чем выше емкость, тем больше время доступа.

Для того, чтобы выполнить пожелание программистов и не нарушить действующие технологические правила применяют смешанную систему организации памяти.

Современные системы памяти основаны на идее использования иерархии запоминающих устройств. При перемещении слева направо от наиболее быстрых элементов к самым медленным происходит следующее:

• снижается стоимость бита;

• возрастает емкость;

• возрастает время доступа;

• снижается частота обращения процессора к памяти.