Стратегии и критерии диспетчеризации процессов

Презентацию к данной лекции Вы можете скачать здесь.

Введение

Планирование и диспетчеризация процессора – одна из важнейших функций операционной системы. В лекции рассмотрены следующие вопросы:

• Основные понятия диспетчеризации процессов
• Критерии диспетчеризации
• Алгоритмы диспетчеризации
• Диспетчеризация нескольких процессоров
• Диспетчеризация в реальном времени
• Многоуровневые очереди.

Основные понятия диспетчеризации процессов

Диспетчеризация процессора – распределение его времени между процессами в системе. Цель диспетчеризации – максимальная загрузка процессора, достигаемая с помощью мультипрограммирования.

Исполнение любого процесса можно рассматривать как цикл CPU / I-O – чередование периодов использования процессора и ожидания ввода-вывода.

Распределение периодов активности процессора ( bursts ) и ввода-вывода изображено на рис. 11.1.

Рис. 11.1. Последовательность активных фаз процессора и фаз ввода-вывода.

На рис. 11.2 изображена примерная гистограмма периодов активности процессора, основанная на анализе реального поведения процессов в операционных системах.

Рис. 11.2. Гистограмма периодов активности процессора.

Из схемы видно, что чем короче период активности, тем выше частота таких периодов, и наоборот, т.е. частота периодов активности обратно пропорциональна их длительности.

Планировщик процессора

Планировщик – компонента ОС, которая выбирает один из нескольких процессов, загруженных в память и готовых к выполнению, и выделяет процессор для одного из них.

Решения по диспетчеризации могут быть приняты в случаях, если процесс:

1. Переключается из состояния выполнения в состояние ожидания.
2. Переключается из состояния выполнения в состояние готовности к выполнению.
3. Переключается из состояния ожидания в состояние готовности.
4. Завершается.

Диспетчеризация типов 1 и 4 обозначается термином диспетчеризация без прерывания процесса (non-preemptive).

Диспетчеризация типов 2 и 3 обозначается термином диспетчеризация с прерыванием процесса (preemptive).

Собственно диспетчер процессора

Диспетчер процессора – компонента ОС, предоставляющая процессор тому процессу, который был выбран планировщиком. Диспетчер выполняет последовательность действий:

• Переключает контекст
• Переключает процессор в пользовательский режим
• Выполняет переход по соответствующему адресу в пользовательскую программу для ее рестарта.

Скрытая активность (латентность) диспетчера (dispatch latency) – время, требуемое для диспетчера, чтобы остановить один процесс и стартовать другой. Разумеется, система должна стремиться минимизировать это время, однако набор критериев диспетчеризации более сложен.