Мультипрограммирование в современных операционных системах [1, тема 2].

Мультипрограммирование, илимногозадачность – это способ организации вычислительного процесса, при котором на одном процессоре попеременно выполняются сразу несколько программ, совместно использующих все ресурсы компьютера. Мультипрограммирование призвано повысить эффективность использования вычислительной системы.

В зависимости от выбранного критерия эффективности операционные системы делятся на системы пакетной обработки, системы разделения времени и системы реального времени.

В системах пакетной обработкикритерий эффективности – максимальная пропускная способность компьютера, то есть решение максимального числа задач в единицу времени.

Достигается это за счет минимизация простоев всех устройств компьютера и прежде всего центрального процессора.

Для одновременного выполнения формируется пакет, в который выбираются задачи, предъявляющие разные требования к ресурсам, так, чтобы обеспечивалась сбалансированная загрузка всех устройств вычислительной системы. Выбор нового задания из пакета для его выполнения зависит от текущей ситуации в вычислительной системе, т. е. выбирается самое выгодное для системы задание, которому необходимы ресурсы, наиболее свободные в данный момент.

Переключение процессора с выполнения одной задачи на выполнение другой задачи происходит по инициативе самой активной задачи, например, когда она отказывается от процессора из-за необходимости выполнить операцию ввода-вывода. Поэтому существует высокая вероятность того, что одна задача может надолго занять процессор и выполнение интерактивных задач станет невозможным.

Операционные системы с пакетной обработкой используются в компьютерах типа мэйнфреймов, процессорное время которых относительно дорого. Работа таких ОС повышает эффективность функционирования аппаратуры, но снижает эффективность работы пользователей.

В системах разделения временикритерий эффективности – повышение удобства работы пользователей, которые могут интерактивно работать одновременно с несколькими приложениями на одной машине.

Для этого каждому приложению попеременно выделяется одинаковый квант времени. Таким образом, пользователи, запустившие программы на выполнение, получают возможность поддерживать с ними диалог. Если квант времени выбран небольшим, то у всех пользователей складывается впечатление, что каждый из них единолично использует машину.

Такие системы обладают меньшей пропускной способностью, чем системы с пакетной обработкой и применяются для многотерминальных или многооконных компьютеров, то есть в большинстве универсальных ОС.

В системахреального временикритерий эффективности – реактивность системы, то есть ее способность выдерживать заранее заданные интервалы времени между запуском программы и получением результата.

В таких системах мультипрограммная смесь представляет собой фиксированный набор заранее разработанных программ, а выбор программы на выполнение осуществляется по прерываниям или в соответствие с расписанием плановых работ.

Операционные системы реального времени применяются в специализированных компьютерах, например, управляющих каким-то технологическим процессом.