9. Понятия: задание, процесс, поток. Планирование и диспетчеризация потоков.
Программа – статический объект на носителе информации, содержащий инструкции и команда для ЭВМ.
Процесс – динамический объект, возникающий в системе при запуске программы (пользователем, другим процессом, системой).
Составная часть процесса – поток.(наименьшая единица обработки, назначенная ОС)
Задача – процесс, состоящий из одного потока.
Переход от выполнения одного потока к другому осуществляется при помощи планирования и диспечерезации.
Планирование – работа по определению момент времени, в который необходимо начать выполнение определенного потока. Планирование осуществляется на основе информации, хранящейся в описателях процессов и потоков.
Планирование потоков
1)Определение момента времени для смены текущего активного потока.
2)Выбор потока для выполнения из очереди готовых потоков.
Виды планирования потоков:
а) Динамический |
Решения принимаются во время работы системы, на основе анализа текущей ситуации. Требует значительного количества ресурсов(on-line) |
б)Статический |
Используется в специализированных системах.(например в системах реального времени) решения планирования принимаются до начала работы системы (off-line) |
Диспетчеризация – заключается в реализации найденного в результате планирования (динамич. или статич.) решения, т.е. в переключение процессора с одного потока на другой.
Перед переключением на выполнение нового потока ОС запоминает контекст текущего.
Контекст - информация о состояние ПК в момент прерывания потока:
Флаги регистров(значения)
Значение счетчика команд
Режим работы процессора
Регистры общего назначения
Ссылки на открытые файлы
Коды ошибок
Данные об операциях ввода-вывода
Действия при диспетчеризации:
1)Сохранение контекста текущего потока(который требуется сменить)
2)загрузка контекста нового потока
3)запуск нового потока на выполнение
Состояния существования процесса. Графы состояний потоков.
Состояние потока:
1)Выполнение |
Активное состояние потока, во время которого поток обладает всеми необходимыми ресурсами, и непосредственно выполняется процессором
|
2)Готовность |
Пассивное состояние, в котором поток заблокирован внешними причинами (поток обладает всеми ресурсами, но не имеет доступа к процессору) |
3)Ожидание |
Пассивное состояние потока, при котором он заблокирован внутренними обстоятельствами (не обрабатывается процессором и не имеет ресурсов) |
Типичный граф состояния потока
Алгоритмы планирования потоков:
Не вытесняющие – активный поток выполняется, пока сам не передаст управление ОС (для загрузки следующего потока)
Вытесняющая – решение о переключение с потока на поток принимает ОС.а не активной задачей.
11. Алгоритмы диспетчеризации. Способ выбора процесса для диспетчеризации
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.
Алгоритмы планирования, основанные на квантовании
В основе многих вытесняющих алгоритмов планирования лежит концепция квантования. В соответствии с этой концепцией каждому потоку поочередно для выполнения предоставляется ограниченный непрерывный период процессорного времени — квант. Смена активного потока происходит, если:
поток завершился и покинул систему;
произошла ошибка;
поток перешел в состояние ожидания;
исчерпан квант процессорного времени, отведенный данному потоку.