Різновиди мультипрограммирования
1. Операції з процесами
Процес не може сам перейти з одного стану в інший. Зміною стану процесів займається операційна система, здійснюючи операції над ними. Зручно об'єднати їх в три пари:
Створення процесу - завершення процесу;
Призупинення процесу (переклад зі стану виконання в стан готовність) - запуск процесу (переклад зі стану готовність у стан виконання);
Блокування процесу (переклад зі стану виконання в стан очікування) - розблокування процесу (переклад зі стану очікування в стан готовність);
Операції створення та завершення процесу є одноразовими, так як застосовуються до процесу не більше одного разу (деякі системні процеси ніколи не завершуються при роботі обчислювальної системи). Всі інші операції, пов'язані зі зміною стану процесів, будь то запуск або блокування, як правило, є багаторазовими.
Мультипрограмування, або багатозадачність (Multitasking), - це спосіб організації обчислювального процесу, при якому на одному процесорі поперемінно виконуються відразу кілька програм. Ці програми спільно використовують не тільки процесор, але й інші ресурси комп'ютера: оперативну зовнішню пам'ять, пристрої введення-виведення, дані.
Планування - забезпечення почергового доступу процесів до одного процесору.
Планувальник - відповідальна за це частина операційної системи.
Алгоритм планування - використовуваний алгоритм для планування.
Ситуації коли необхідно планування:
Коли створюється процес
Коли процес завершує роботу
Коли процес блокується на операції введення/виведення, семафорі, і т.д.
При перериванні введення/виведення.
Алгоритми довгострокового планування використовують у своїй роботі статичні і динамічні параметри обчислювальної системи і статичні параметри процесів (динамічні параметри процесів на етапі завантаження завдань ще не відомі).
Алгоритми короткострокового і середньострокового планування додатково враховують і динамічні характеристики процесів. Для середньострокового планування в якості таких характеристик може виступати наступна інформація:
Скільки часу минуло з часу вивантаження процесу на диск або його завантаження в оперативну пам'ять.
Скільки оперативної пам'яті займає процес.
Скільки процесорного часу було вже надано процесу.
Алгоритм планування без перемикань (непріоритетний) - не вимагає переривання по апаратному таймері, процес зупиняється тільки коли блокується або завершує роботу ..
Алгоритм планування з перемиканнями (пріоритетний) - вимагає переривання по апаратному таймері, процес працює тільки відведений період часу, після цього він призупиняється за таймером, щоб передати управління планувальником.
Необхідність алгоритму планування залежить від завдань, для яких використовуватиметься операційна система.
Розрізняють основні три системи:
Системи пакетної обробки - можуть використовувати непріоритетний і пріоритетний алгоритм (наприклад: для розрахункових програм).
Інтерактивні системи - можуть використовувати тільки пріоритетний алгоритм, не можна допустити щоб один процес зайняв надовго процесор (наприклад: сервер загального доступу або персональний комп'ютер).
Системи реального часу - можуть використовувати непріоритетний і пріоритетний алгоритм (наприклад: система управління автомобілем).
Завдання алгоритмів планування:
Для всіх систем Справедливість - кожному процесу справедливу частку процесорного часу. Контроль за виконанням прийнятої політики. Баланс - підтримка зайнятості всіх частин системи (наприклад: щоб були зайняті процесор і пристрої введення/виводу)
Системи пакетної обробки Пропускна спроможність - кількість завдань на годину. Оборотне час - мінімізація часу на очікування обслуговування та обробку завдань. Використання процесу - щоб процесор завжди був зайнятий.
Інтерактивні системи Час відгуку - швидка реакція на запити. Співмірність - виконання очікувань користувача (наприклад: користувач не готовий до довгої завантаженні системи)
Системи реального часу Закінчення роботи до терміну - запобігання втрати даних. Передбачуваність - запобігання деградації якості в мультимедійних системах (наприклад: втрат якості звуку повинно бути менше ніж відео).
2. Системи пакетної обробки
Системи пакетної обробки призначалися для вирішення завдань в основному обчислювального характеру, які не потребують швидкого отримання результатів. Головною метою і критерієм ефективності систем пакетної обробки є максимальна пропускна здатність, тобто рішення максимального числа завдань в одиницю часу.
Суть: на початку роботи формується пакет завдань, кожне завдання містить вимогу до системних ресурсів; з цього...
