Реферат: Планировщик и диспетчер процессов в системе разделения времени
1 Введение
1.1 Когда компьютер работает в многозадачном режиме, на нем могут быть активными (находится в состоянии готовности) несколько процессов (от двух и более), пытающихся одновременно получить доступ к одному процессору. Поэтому необходимо выбирать, какой процесс запустить следующим. Отвечающая за это часть Операционной системы (ОС) называется планировщиком, а используемый алгоритм – алгоритмом планирования. Помимо правильного выбора следующего процесса, планировщик также должен заботится об эффективном использовании процессора, поскольку переключение между процессами требует затрат.
1.2 В многозадачном режиме процессы могут находиться в одном из трех основных состояний: исполнение, готовность или ожидание. Граф изменения состояний процессов проиллюстрирован на рисунке 1.1. В состоянии исполнения может находиться только один процесс. В состоянии готовности могут находиться несколько процессов. Для оперативной выборки процессов на исполнение ОС всегда поддерживает двусвязный список готовых процессов. В данном списке всегда находится хотя бы один элемент (процесс, запускаемый в случае «простаивания» системы). В состоянии ожидания также могут находиться несколько процессов. Для организации ожидающих процессов также используются двусвязные списки. Но, в отличие от списка готовых процессов, для ожидающих процессов используется один список для каждого конкретного ресурса. Сколько разделяемых ресурсов, столько и списков заблокированных процессов.
Рисунок 1.1 – Граф изменения состояния процессов
На рисунке 1.1 номерами обозначены ситуации, когда происходит данный переход: 1 – планировщик выбирает данный процесс из списка готовых процессов, 2 – квант данного процесса истек и планировщик выбирает другой процесс, 3 – процесс блокируется, ожидая входных данных, 4 – поступили ожидаемые входные данные.
2 Алгоритм Round Robin
2.1 Одним из наиболее старых, простых, справедливых и часто используемых алгоритмов планирования является алгоритм циклического планирования или Round Robin (RR). Он работает по следующему принципу. Каждому процессу предоставляется некоторый интервал времени процессора (квант времени). Если к концу кванта времени процесс все еще работает, он прерывается, а управление передается другому процессу. Если процесс блокируется или прекращает работу раньше отведенного ему кванта времени, то переход управления происходит в этот момент. Алгоритм работы проиллюстрирован на рисунке 2.1. Так как используется приоритетное планирование, то сначала из списка готовых процессов выбирается процесс с наивысшим приоритетом. Если в списке остались только процессы с одинаковым приоритетом, то выбирается самый первый. После того, как новый процесс попадает в очередь готовых процессов, он помещается в конец очереди. Когда процесс отработал свой квант или вышел из состояния блокировки, он также помещается в конец очереди.
Рисунок 2.1 – Схема работы алгоритма RR
Самым важным атрибутом данного алгоритма является длина кванта времени, отводимого процессу. Слишком малый квант времени приведет к частому переключению процессов и небольшой эффективности. Слишком большой квант времени может привести к медленному реагированию на короткие интерактивные запросы. «Значение кванта времени около 20-50 мс часто является разумным компромиссом [1].»
3 Перепланировка процессов
3.1 Перепланировка - это процесс выбора следующего запускаемого процесса и переключение на него. Перепланировка должна происходить только в строго определенные моменты времени. Пример выбора моментов перепланировки в ОС с относительным приоритетом и фиксированным квантом времени представлен в таблице 3.1.
Таблица 3.1 – Моменты перепланировки
| № п/п | Момент перепланировки |
| 1 | Завершение процессом своей работы (системные вызовы exit(), cancel() и др.). |
| 2 | Блокирование процесса на системном вызове (операции ВВ, семафоре, в ожидании сигнала и т.д.). |
| 3 | Добровольное блокирование процесса (системный вызов wait(), sleep() и др.). |
| 4 | Истечение кванта времени, отведенного процессу. |
Этапы переключения между процессами представлены в таблице 3.2.
Таблица 3.2 – Этапы переключения между процессами
| № этапа | Описание этапа |
| 1 |
Переключиться из режима пользователя в режим ядра (через прерывание). |
| 2 | Сохранить контекст текущего процесса. |
| 3 | Сохранить карту памяти (биты-признаки обращения к страницам памяти) текущего процесса. |
| 4 | Запустить планировщик для выбора нового процесса. |
| 5 | Загрузить контекст нового процесса. |
| 6 |
Загрузить карту памяти нового процесса в блок управления памятью. |
| 7 | Запустить новый процесс. |
4 Дескриптор и контекст процесса
4.1 Для обеспечения многозадачности в ОС используется таблица процессов (список), в которой находятся указатели на дескрипторы процессов. Дескрипторы содержат статическую информацию о процессе. Кроме этого в ОС также используется динамическая информация о текущем (работающем) процессе. Совокупность этой информации называется контекстом процесса. Примеры дескриптора и контекста процесса представлены в таблицах 4.1 и 4.2 соответственно.
Таблица 4.1 – Дескриптор процесса
|
Название поля | Описание |
Диапазон допустимых значений | ||||
| Идентификатор процесса |
Число, однозначно идентифицирующее процесс в ОС. В системе не должно быть процессов с одинаковыми идентификаторами. | 0 - 216 | ||||
| Оставшийся квант времени | Назначается ОС при создании процесса. С каждым прерыванием от таймера данное значение уменьшается на едини цу (у активного процесса). | 0 - 255 | ||||
|
Название --> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <-- К-во Просмотров: 162
Бесплатно скачать Реферат: Планировщик и диспетчер процессов в системе разделения времени
| ||||||