Лекция Планирование процессов

Ул.Авиационная 12 А

Когда компьютер работает в многозадачном режиме, на нем зачастую запускается сразу несколько процессов или потоков, претендующих на использование центрального процессора. Такая ситуация складывается в том случае, если в состоянии готовности одновременно находятся два или более процесса или потока. Если доступен только один центральный процессор, необходимо выбрать, какой из этих процессов будет выполняться следующим.

Планирование - обеспечение поочередного доступа процессов к одному процессору. Та часть операционной системы, на которую возложено планирование, называется планировщиком, а алгоритм, который ею используется, называется алгоритмом планирования.

Планировщик может принимать решения о выборе для исполнения нового процесса из числа находящихся в состоянии готовность в следующих четырех случаях.

1. Когда процесс переводится из состояния исполнение в состояние закончилисполнение. Процесс больше не может выполняться (поскольку он уже не существует), поэтому нужно выбрать какой-нибудь процесс из числа готовых к выполнению. Если готовые к выполнению процессы отсутствуют, обычно запускается предоставляемый системой холостой процесс.

2. Когда процесс переводится из состояния исполнение в состояние ожидание. Процесс больше не может выполняться (т. к. ждет какое-то событие), поэтому надо выбрать на выполнение некоторый готовый процесс.

3. Когда процесс переводится из состояния исполнение в состояние готовность (например, после прерывания от таймера). Планировщик должен решить, какой процесс ему запускать: тот, что только что перешел в состояние готовности, тот, который был запущен за время прерывания, или какой-нибудь третий процесс.

4. Когда процесс переводится из состояния ожидание в состояние готовность (завершилась операция ввода-вывода или произошло другое событие). Планировщик должен решить, какой процесс ему запускать: тот, что только что перешел в состояние готовности, тот, который был запущен за время ожидания, или какой-нибудь третий процесс.

В случаях 1 и 2 процесс, находившийся в состоянии исполнение, не может дальше исполняться, и операционная система вынуждена осуществлять планирование, выбирая новый процесс для выполнения.

В случаях 3 и 4 планирование может как проводиться, так и не проводиться, планировщик не вынужден обязательно принимать решение о выборе процесса для выполнения, процесс, находившийся в состоянии исполнение может просто продолжить свою работу.

Если в операционной системе планирование осуществляется только в вынужденных ситуациях, говорят, что имеет место невытесняющее планирование ( неприоритетный алгоритм ). При таком режиме планирования процесс занимает столько процессорного времени, сколько ему необходимо. При этом переключение процессов возникает только при желании самого исполняющегося процесса передать управление (для ожидания завершения операции ввода-вывода или по окончании работы). Этот метод планирования относительно просто реализуем и достаточно эффективен, так как позволяет выделить большую часть процессорного времени для работы самих процессов и до минимума сократить затраты на переключение контекста. Однако при невытесняющем планировании возникает проблема возможности полного захвата процессора одним процессом, который вследствие каких-либо причин (например, из-за ошибки в программе) зацикливается и не может передать управление другому процессу. В такой ситуации спасает только перезагрузка всей вычислительной системы.

Если планировщик принимает и вынужденные, и невынужденные решения, говорят о вытесняющем планировании ( приоритетный алгоритм ). Термин "вытесняющее планирование" возник потому, что исполняющийся процесс помимо своей воли может быть вытеснен из состояния исполнение другим процессом. Вытесняющее планирование обычно используется в системах разделения времени. В этом режиме планирования процесс может быть приостановлен в любой момент исполнения. Операционная система устанавливает специальный таймер для генерации сигнала прерывания по истечении некоторого интервала времени – кванта. После прерывания процессор передается в распоряжение следующего процесса. Временные прерывания помогают гарантировать приемлемое время отклика процессов для пользователей, работающих в диалоговом режиме, и предотвращают "зависание" компьютерной системы из-за зацикливания какой-либо программы.

Неудивительно, что в различных условиях окружающей среды требуются разные алгоритмы планирования. Это обусловлено тем, что различные сферы приложений (и разные типы операционных систем) предназначены для решения разных задач. Иными словами, предмет оптимизации для планировщика не может совпадать во всех системах. При этом стоит различать три среды:

Дата добавления: 2017-01-14