4.Понятие процесса и потока. Планирование и диспетчеризация потоков. Алгоритмы планирования. Процессы и потоки

Под процессом понимается программа в стадии выполнения. Процесс можно рассматривать также как единицу работы для процессора. Для современных типов процессоров существует и более мелкая единица работы поток или нить.

Процесс рассматривается ОС, как заявка на все виды ресурсов (память, файлы и пр.), кроме одного - процессорного времени.

Поток - это заявка на процессорное время.

В дальнейшем в качестве единицы работы ОС будут использоваться понятия процесс и поток. В тех же случаях, когда это не играет существенной роли, они будут называться задача.

Планирование процессов и потоков

Планирование означает определение момента: когда прервать выполнение активного потока и какой поток активизировать. Планирование выполняется на основе описателей потоков. Планирование процессов и потоков включает:

• Создание-уничтожение процессов

• Взаимодействие между процессами

• распределение процессорного времени

• Обеспечение процессов необходимыми ресурсами (единолично, совместно)

• Синхронизация (контроль за возникновением «гонок», блокировок)

• После завершения процесса - «зачистка», т.е. удаление следов пребывания в системе

Диспетчеризация: реализация результатов планирования. Включает в себя:

• переключение потоков

• сохранение контекста текущего потока

• загрузка контекста нового потока

• запуск нового потока

Алгоритмы планирования

Невытесняющие (non-preemptive) - поток выполняется, пока по собственной инициативе не отдаст управление ОС для активизации другого потока

Вытесняющие (preemptive) - решение о переключении принимается ОС

Вытесняющие алгоритмы планирования делятся на алгоритмы, основанные на:

• квантовании

• приоритетах

• смешанные

1.Вытесняющие алгоритмы планирования, основанные на квантовании

Каждому потоку выделяется отрезок времени квант

Смена активного потока происходит, в случае:

• поток завершился

• произошла ошибка

• поток перешел в состояние ожидания

• исчерпан квант

Грубо величина кванта должна составлять менее 20млс. Кванты, выделяемые потоку, могут быть фиксированной величины, а могут меняться со временем. Современные ОС используют кванты переменной величины.

2.Вытесняющие алгоритмы планирования, основанные на приоритетах

В основе этих алгоритмов лежат принципы приоритетного обслуживания

Каждый поток имеет приоритет, число характеризующее степень привилегированности при использовании ресурсов

Приоритет потока связан с приоритетом процесса, который назначается при создании процесса

Значение зависит от того, является процесс системным или пользовательским, каков статус запустившего процесс. Существуют две разновидности приоритетного планирования: обслуживание с относительными и абсолютными приоритетами. В обоих случаях выбор потока на выполнение из очереди готовых, осуществляется одинаково: выбирается поток с наивысшим приоритетом. Однако проблема определения момента смены активного потока решается по-разному.

В системах с относительными приоритетами активный поток выполняется до тех пор пока сам не покинет процессор.

В системах с абсолютными приоритетами активный поток дополнительно к сказанному, может покинуть процессор в том случае, если в очереди готовых потоков появился поток с более высоким приоритетом.