Планирование процессов и потоков. Подсистема управления процессами и потоками

Мультипрограммирование в системах пакетной обработки, в системах разделения времени.

Мультипрограммирование. Критерии эффективности вычислительных систем

Мультипрограммирование – это режим обработки данных, при ко-

тором ресурсы вычислительной системы предоставляются каждому

процессу из группы процессов обработки данных, находящихся в вы-

числительной системе, на интервалы времени, длительность и очеред-

ность предоставления которых определяется управляющей программой

этой системы с целью обеспечения одновременной работы в интерак-

тивном режиме.

Суть мультипрограммного режима работы ОС заключается в том,

что пока одна программа (один вычислительный процесс) ожидает за-

вершения очередной операции ввода-вывода (подпись «Вв» на оси ор-

динат), другая программа (процесс) может быть поставлена на решение

(рис. 5). Это позволяет более полно использовать имеющиеся ресурсы

(например, как видно из рисунка, центральный процессор начинает

меньше простаивать) и уменьшить общее (суммарное) время, необходи-

мое для решения некоторого множества задач.

Критериями эффективности вычислительных систем являются:

 пропускная способность – количество задач, выполняемых вы-

числительной системой в единицу времени;

 удобство работы пользователей, заключающееся, в частности, в

том, что они имеют возможность интерактивно работать одновременно

с несколькими приложениями на одной машине;

 реактивность системы – способность системы выдерживать зара-

нее заданные (возможно, очень короткие) интервалы времени между за-

пуском программы и получением результата.

Мультипрограммирование — способ организации выполнения нескольких программ на одном компьютере.

Разделяют мультипрограммирование в пакетных системах, системах реального времени и мультипрограммирование в системах разделения времени.

Пакетная обработка используется для достижения максимальной эффективности использования ресурсов вычислительной машины при выполнении вычислительных задач путём сбалансированной загрузки её компонентов, как например, АЛУ и УВВ. Задачи, планируемые к выполнению, называются пакетом. Переключение между задачами в пакетном режиме инициируется выполняющейся в данный момент задачей, поэтому промежутки времени выполнения той или иной задачи неопределены.

Системы разделения времени используются для «одновременного» выполнения нескольких программ в интерактивном режиме. В отличие от пакетного режима, все программы получают определённые временные промежутки времени для выполнения, затем система инициирует переключение. Выделяемые временные интервалы могут быть равными для всех задач, а могут определяться их приоритетами

Одной из основных подсистем мультипрограммной ОС, непосредственно влияю­щей на функционирование вычислительной машины, является подсистема управ­ления процессами и потоками, которая занимается их созданием и уничтожени­ем;

поддерживает изоляцию и взаимодействие между ними;

распределяет ресурсы системы между несколькими одновременно существующими в системе процес­сами и потоками.

1. Создать процесс — это прежде всего означает создать описатель процесса, в каче­стве которого выступает одна или несколько информационных структур, содер­жащих все сведения о процессе, необходимые операционной системе для управ­ления им.

2. Когда в системе одновременно выполняется несколько независимых задач, то возникают дополнительные проблемы. Хотя потоки возникают и выполняются асинхронно, у них может возникнуть необходимость во взаимодействии, напри­мер при обмене данными. Согласование скоростей потоков также очень важно для предотвращения эффекта «гонок» (когда несколько потоков пытаются изме­нить один и тот же файл), взаимных блокировок или других коллизий, которые возникают при совместном использовании ресурсов.
3. Подсистема управления процессами и потоками ответственна за обеспечение процессов необходимыми ресурсами. ОС поддерживает в памяти специальные ин­формационные структуры, в которые записывает, какие ресурсы выделены каж­дому процессу. Она может назначить процессу ресурсы в единоличное пользо­вание или в совместное пользование с другими процессами.

Дата добавления: 2014-12-07