Многозадачность и многопроцессорность ОС

Многозадачность и многопроцессорность – разные понятия,

хотя многозадачность поддерживает многопроцессорность. Многозадачность

появляется благодаря совместным усилиям микропроцессора и операционной

системы.

Многозадачные ОС подразделяются на три типа в соответствии с ис-

пользованными при их разработке критериями эффективности:

• системы пакетной обработки (например, OC EC);

• системы разделения времени (например, Unix);

• системы реального времени (например, OS9, QNX).

Системы пакетной обработки предназначались для решения задач в

основном вычислительного характера, не требующих быстрого получения ре-

зультатов. Главной целью и критерием эффективности систем пакетной обра-

ботки является максимальная пропускная способность, то есть решение мак-

симального числа задач в единицу времени. Для достижения этой цели в системах

пакетной обработки используется следующая схема функционирования: в нача-

ле работы формируется пакет заданий, каждое задание содержит требование к

системным ресурсам; из этого пакета заданий формируется мультипрограммная

смесь, то есть множество одновременно выполняемых задач. Для одновременно-

го выполнения выбираются задачи, предъявляющие отличающиеся требования к

ресурсам, так, чтобы обеспечивалась сбалансированная загрузка всех устройств

вычислительной машины; так, например, в мультипрограммной смеси желатель-

но одновременное присутствие вычислительных задач и задач с интенсивным

вводом-выводом. Таким образом, выбор нового задания из пакета заданий зави-

сит от внутренней ситуации, складывающейся в системе, то есть выбирается

«выгодное» задание. Следовательно, в таких ОС невозможно гарантировать вы-

полнение того или иного задания в течение определенного периода времени. В

системах пакетной обработки переключение процессора с выполнения одной за-

дачи на выполнение другой происходит только в случае, если активная задача

сама отказывается от процессора, например, из-за необходимости выполнить

операцию ввода-вывода. Поэтому одна задача может надолго занять процессор,

что делает невозможным выполнение интерактивных задач.

Понятие процесса и потока в ОС. Алгоритмы планирования.

Важнейшей частью операционной системы, непосредственно влияющей на функционирование вычислительной машины, является подсистема управления процессами. Процесс (или по-другому, задача) - абстракция, описывающая выполняющуюся программу. Для операционной системы процесс представляет собой единицу работы, заявку на потребление системных ресурсов.

Планирование потоков в ОС. Алгоритмы планирования.

Планирование процессов включает в себя решение следующих задач:

-определение момента времени для смены выполняемого процесса;

-выбор процесса на выполнение из очереди готовых процессов;

-переключение контекстов "старого" и "нового" процессов.

Первые две задачи решаются программными средствами, а последняя в значительной степени.

Существует множество различных алгоритмов планирования процессов, по разному решающих вышеперечисленные задачи, преследующих различные цели и обеспечивающих различное качество мультипрограммирования. Среди этого множества алгоритмов рассмотрим подробнее две группы наиболее часто встречающихся алгоритмов: алгоритмы, основанные на квантовании, и алгоритмы, основанные на приоритетах.

Приоритет - это число, характеризующее степень привилегированности процесса при использовании ресурсов вычислительной машины, в частности, процессорного времени: чем выше приоритет, тем выше привилегии.

В соответствии с алгоритмами, основанными на квантовании, смена активного процесса происходит, если:

-процесс завершился и покинул систему,

-произошла ошибка,

-процесс перешел в состояние ОЖИДАНИЕ,

-исчерпан квант процессорного времени, отведенный данному процессу.