Планирование и взаимодействие процессов в операционной системе

1. Планирование и взаимодействие процессов в операционной системе

2. Планирование процессов

Система управления процессами обеспечивает
прохождение процесса через компьютер.
В зависимости от состояния процесса ему должен быть
предоставлен тот или иной ресурс.
Пример
• Новый процесс необходимо разместить в основной
памяти, следовательно ему необходимо выделить
часть адресного пространства
• Процессу в состоянии готовности должно быть
предоставлено процессорное время.
• Выполняемый
процесс
может
требовать
оборудование ввода-вывода и доступ к файлу.
2

3. Планирование процессов

Планирование процессов – распределение процессов
между имеющимися ресурсами.
Метод очередей ресурсов – метод планирования
процессов, ориентированный на эффективную загрузку
ресурсов.
Входная очередь – процессы ожидают освобождения
ресурса – адресного пространства основной памяти.
Очередь готовых процессов – готовые к выполнению
процессы
ожидают
освобождения
ресурса
–
процессорное время.
Очередь к оборудованию ввода-вывода – процессы
находятся в ожидании завершения операции ввода3
вывода.

4. Планирование процессов

Планировщик
(scheduler)
–
программа,
под
управлением которой процесс перемещается между
очередями.
Долгосрочный планировщик – решает, какой из
процессов, находящихся в входной очереди, должен
быть переведен в очередь готовых процессов в случае
освобождения ресурсов памяти.
Объект управления – объединение процессов по
функциональному назначению, которое называется
работой (приложением).
4

5. Планирование процессов

Долгосрочный планировщик может запускаться 1 раз в
несколько минут.
В некоторых ОС долгосрочный планировщик может
отсутствовать, например, в системах разделения
времени каждый новый процесс сразу перемещается в
основную память.
5

6. Планирование процессов

Краткосрочный планировщик – решает, какой из
процессов, находящихся в очереди готовых процессов,
должен быть передан на выполнение в CPU.
Объект управления – процессы, которые выступают
как потребители центрального процессора для
внутренних процессов или внешнего процессора для
внешних процессов.
6

7. Взаимодействие процессов

Для реализации процессов операционная система должна быть обеспечена средствами взаимодействия между ними. Предоставление средств взаимодействия —
задача операционной системы/
Типичные механизмы взаимодействия между процессами предназначены для решения следующих задач:
• передача данных от одного процесса к другому;
• совместное использование одних и тех же данных
несколькими процессами;
• извещения об изменении состояния процессов.
7

8. Взаимодействие процессов

Совместно выполняемые процессы могут быть либо
независимыми, либо взаимодействующими. При
взаимодействии процессов создается совместный
буфер для взаимного обмена данными.
Взаимодействие заключается в передаче данных
между процессами или совместном использовании
ресурсов и реализуется с помощью различных
механизмов.
8

9. Механизмы взаимодействия процессов

• Транспортеры (каналы)
- являются средством
взаимодействия
родственных
процессов,
представляют собой область памяти, имеющую
файловую организацию, для которой обеспечивается
запись и считывание данных в транспортере.
• Очереди – эти механизмы могут обеспечивать
передачу или использование общих данных без
перемещения данных, а с передачей элемента
очереди, содержащего указатель данных и объем
массива данных.
9

10. Механизмы взаимодействия процессов

• Сигналы – являются механизмами передачи
требования от одного процесса к другому на
немедленное
выполнение
действия.
Характер
выполняемых действий при возникновении сигнала:
обработка системной ошибки при появлении сигнала,
блокирование
сигнала,
передача
управления
подпрограмме.
• Семафоры – являются механизмами передачи
сообщений от одного потока к другому о наступлении
некоторого события. Различают семафоры системные
и оперативной памяти.
10

11. Стратегии планирования процессора

• Первый пришел - первый обслуживается (FIFO – first
in, first out, FCFS – first come, first served)
Процесс
Продолжительность
очередного CPU burst
p0
13
p1
4
p2
1
11

12. Стратегии планирования процессора

• Стратегия «наиболее короткая работа выполняется
первой» (SJF – Shortest Job First)
Процесс
p0
p1
p2
p3
Продолжительность
очередного CPU burst
5
3
7
1
12

13. Стратегии планирования процессора

• Приоритетное планирование
Процесс
Время появления
в очереди
p0
p1
p2
p3
0
2
6
0
Продолжительность
очередного CPU
burst
6
2
7
5
Приоритет
4
3
2
1
13

14. Стратегии планирования процессора

• «Карусельная» стратегия планирования (RR - Round
Robin)
14

15. Стратегии планирования процессора

• Планирование с использованием
очереди (Multilevel queue scheduling)
многоуровневой
15

16. Стратегии планирования процессора

• Использование многоуровневой очереди с обратными
связями (Multilevel feedback queue scheduling)
16

17. Задание

• Зафиксировать информацию в
конспект
• Расписать в конспекте описание
каждой стратегии планирования
17