Планування і диспетчеризація процесів і задач в ОС
Способи виділення пам’яті під новий розділ. Їх переваги і недоліки
Дисципліни заміщення сегментів. Організація, переваги і недоліки
Транслятори, компілятори й інтерпретатори — загальна схема роботи
Призначення й особливості побудови таблиць ідентифікаторів
Призначення й особливості побудови таблиць ідентифікаторів. Комбіновані способи побудови таблиць ідентифікаторів
Способи внутрішнього представлення програм
Навигация
Планування і диспетчеризація процесів і задач в ОС
Системне програмне забезпечення
61090
знаков
3
таблицы
11
изображений
2. Планування і диспетчеризація процесів і задач в ОС
Стратегії планування
Стратегія планування визначає, які процеси ми плануємо на виконання для того, щоб досягти поставленої мети. Є велика кількість стратегій вибору процесу, але серед них найчастіше виділяють наступні:
По можливості закінчувати обчислення в тому ж порядку, в якому вони були отримані;
Надавати перевагу більш коротким процесам;
Надавати усім користувачам (процесам) однакові послуги, в тому числі однаковий час очікування.
Дисципліни диспетчеризації
Відома велика кількість правил (дисциплін диспетчеризації), у відповідності з якими формується список (черга) готових до виконання задач. Розрізняють два великих класи дисциплін обслуговування — безпріоритетні і пріоритетні. При безпріоритетному обслуговуванні вибір задачі відбувається в деякому заздалегідь установленому порядку без обліку їхньої відносної важливості і часу обслуговування. При реалізації пріоритетних дисциплін обслуговування окремим задачам дається переважне право потрапити в стан виконання.
Існуючі дисципліни диспетчеризації процесів можуть бути розбиті на два класи — витісняючі (preemtive) і невитісняючі (non-preemptive).
Невитісняюча багатозадачність- тобто диспетчеризація без перерозподілу процесорного часу. При такому способі активний процес виконується до тих пір, поки він самий не віддасть керування диспетчеру задач для вибору з черги іншого, готового до виконання завдання.
Витісняюча багатозадачність - диспетчеризація з розподілом процесорного часу. Це такий спосіб, при якому, рішення про переключення процесора з однієї задачі на виконання іншого приймається диспетчером задач, а не самим завданням.
Розглянемо коротко деякі основні (найбільш часто використовувані) дисципліни диспетчеризації.
Найпростіший у реалізації є дисципліна FCFS (first come — firsi served), відповідно до якої задачі обслуговуються «у порядку черги», тобто в порядку їх появи. Ті задачі, що були заблоковані в процесі роботи (потрапили в яке-небудь зі станів очікування, наприклад, через операції введення/виведення), після переходу в стан готовності ставляться в цю чергу готовності перед тими задачами, що ще не виконувалися. Іншими словами, утворяться дві черги, одна черга утвориться з нових задач, а друга черга - з тих, що раніше виконувалися, але, потрапили в стан очікування. Такий підхід дозволяє реалізувати стратегію обслуговування «по можливості закінчувати обчислення в порядку їхньої появи». Ця дисципліна обслуговування не вимагає зовнішнього втручання в хід обчислень, при ній не відбувається перерозподіл процесорного часу. 
Виконані задачі
Дисципліна обслуговування SJN (shortest job next) вимагає, щоб для кожного завдання була відома оцінка в потребах машинного часу. Необхідність повідомляти ОС характеристики задач, у яких описувалися би потреби в ресурсах обчислювальної системи, привела до того, що були розроблені відповідні мовні засоби. Зокрема, мова JCL (job control language) була однією з найбільш відомих. Користувачі змушені були вказувати передбачуваний час виконання, і для того, щоб вони не зловживали можливістю вказати свідомо менший час виконання (з метою одержати результати раніше від інших), ввели підрахунок реальних потреб. Диспетчер задач порівнював замовлений час і час виконання, і у випадку перевищення зазначеної оцінки в даному ресурсі ставив дане завдання не в початок, а в кінець черги.
Ще в деяких ОС у таких випадках використовувалася система штрафів, при якій у випадку перевищення замовленого машинного часу оплата обчислювальних ресурсів здійснювалася вже по інших розцінках.
Дисципліна обслуговування SJN припускає, що є тільки одна черга завдань, готових до виконання. І завдання, що у процесі свого виконання були тимчасово заблоковані (наприклад, очікували завершення операцій уведення/виведення), знову попадають у кінець черги готових до виконання нарівні з тими, що тільки надходять. Це приводить до того, що завдання, яким потрібно дуже небагато часу для свого завершення, змушені очікувати процесор нарівні з тривалими задачами, що не завжди добре.
Для усунення цього недоліку і була запропонована дисципліна SRT (shortest remaining time, наступне завдання вимагає менше всього часу для свого завершення).
Усі ці три дисципліни обслуговування можуть використовуватися для пакетних режимів обробки, коли користувач не змушений очікувати реакції системи, а просто здає своє завдання і через кілька годин одержує свої результати обчислень.
Для інтерактивних обчислень бажано насамперед забезпечити прийнятний час реакції системи і рівність в обслуговуванні. Для вирішення подібних проблем використовується дисципліна обслуговування, називана RR (round robin, кругова, карусельна), і пріоритетні методи обслуговування.
Дисципліна обслуговування RR припускає, що кожна задача одержує процесорний час порціями (квантами часу, q). Після закінчення кванта часу q задача знімається з процесора і він передається наступній задачі. Знята задача ставиться в кінець черги задач, готових до виконання. Для оптимальної роботи системи необхідно правильно вибрати закон, по якому кванти часу виділяються задачам.
Виконані задачі
3. Розподіл переривань по рівнях пріоритету. Облік пріоритету. Дисципліни обслуговування переривань
Переривання являють собою механізм, що дозволяє координувати паралельне функціонування окремих пристроїв обчислювальної системи і реагувати на особливі стани, що виникають при роботі процесора. Таким чином, переривання — це примусова передача керування від виконуваної програми до системи (а через неї — до відповідної програми обробки переривань), що відбуває при виникненні визначеної події.
Основна мета введення переривань — реалізація асинхронного режиму роботи і розпаралелювання роботи окремих пристроїв обчислювального комплексу.
Механізм переривань реалізується апаратно-програмними засобами і включає наступні елементи:
1. Установлення факту переривання.
2. Запам'ятовування стану перерваного процесу.
3. Керування апаратно передається підпрограмі обробки переривання.
4. Обробка переривання..
5. Відновлення інформації, що відноситься до перерваного процесу
6. Повернення в перервану програму.
На мал.1 показано, що при виникненні запиту на переривання природний хід обчислень порушується і керування передається програмі обробки переривання. При цьому засобами апаратури зберігається (як правило, за допомогою механізмів стекової пам'яті) адреса тієї команди, з якою варто продовжити виконання перерваної програми. Після виконання програми обробки переривання керування повертається перерваній раніше програмі за допомогою занесення в покажчик команд збереженої адреси команди.
Однак така схема використовується тільки в найпростіших програмних середовищах. У мультипрограмних операційних системах обробка переривань відбувається по більш складних схемах.
Підпрограма обробки переривань
Рис.1 Обробка переривання
Отже, головні функції механізму переривань:
розпізнавання або класифікація переривань;
передача керування відповідно оброблювачу переривань;
коректне повернення до перерваної програми.
Переривання, що виникають при роботі обчислювальної системи, можна розділити на два основних класи: зовнішні (їх іноді називають асинхронними) і внутрішні (синхронні).
Зовнішні переривання викликаються асинхронними подіями, що відбуваються поза процесом, що переривається, наприклад:
переривання від таймера;
переривання від зовнішніх пристроїв (переривання по введенню/виведенню);
переривання по порушенню живлення;
переривання з пульта оператора обчислювальної системи;
переривання від іншого процесора чи іншої обчислювальної системи.
Внутрішні переривання викликаються подіями, що зв'язані з роботою процесора і є синхронними з його операціями. Прикладами є наступні запити на переривання:
при порушенні адресації (в адресній частині виконуваної команди зазначена заборонена чи неіснуюча адреса, звертання до відсутнього сегменту або сторінки при організації механізмів віртуальної пам'яті);
при наявності в поле коду операції незадіяної двійкової комбінації;
при діленні на нуль;
при переповненні або зникненні порядку;
при виявленні помилок парності, помилок у роботі різних пристроїв апаратури засобами контролю.
Нарешті, існують власне програмні переривання. Ці переривання відбуваються по відповідній команді переривання, тобто по цій команді процесор здійснює практично ті ж дії, що і при звичайних внутрішніх перериваннях.
Сигнали, що викликають переривання, формуються поза процесором чи у самому процесорі, можуть виникати одночасно. Вибір одного з них для обробки здійснюється на основі пріоритетів, приписаних кожному типу переривання.
Зовнішні
пристрої
Рис.2. Розподіл переривань по рівнях пріоритету
Програмне керування спеціальними регістрами маски (маскування сигналів переривання) дозволяє реалізувати різні дисципліни обслуговування переривань:
з відносними пріоритетами, тобто обслуговування не переривається навіть при наявності запитів з більш високими пріоритетами. Після закінчення обслуговування даного запиту обслуговується запит з найвищим пріоритетом. Для організації такої дисципліни необхідно в програмі обслуговування даного запиту накласти маски на всі інші сигнали переривання або просто відключити систему переривань;
з абсолютними пріоритетами, тобто завжди обслуговується переривання з найвищим пріоритетом. Для реалізації цього режиму необхідно на час обробки переривання замаскувати всі запити з більш низьким пріоритетом. При цьому можливе багаторівневе переривання, тобто переривання програм обробки переривань. Число рівнів переривання в цьому режимі змінюється і залежить від пріоритету запиту;
за принципом стека, чи, як іноді говорять, по дисципліні LCFS (1аst соme first served — останнім прийшов — першим обслугований), тобто запити з більш низьким пріоритетом можуть переривати обробку переривання з більш високим пріоритетом. Для цього необхідно не накладати маски ні на один сигнал переривання і не виключати систему переривань.
У багатьох операційних системах перші секції підпрограм обробки переривань виділяються в спеціальний системний програмний модуль, називаний супервізором переривань.
Супервізор переривань насамперед зберігає в дескрипторі поточної задачі робочі регістри процесору, що визначають контекст обчислювального процесу, що переривається. Далі він визначає ту підпрограму, що повинна виконати дії, зв'язані з обслуговуванням поточного запиту на переривання. Нарешті, перед тим як передати керування цій підпрограмі, супервізор переривань установлює необхідний режим обробки переривання. Після виконання підпрограми обробки переривання керування знову передається супервізору, цього разу уже на той модуль, що займається диспетчеризацією задач. І уже диспетчер задач, у свою чергу, відповідно до прийнятого режиму розподілу процесорного часу (між процесами, що виконуються,) відновить контекст тієї задачі, якій буде вирішено виділити процесор. Розглянута нами схема проілюстрована на мал.3
Рис. 3. Обробка переривання при участі супервізорів ОС
Похожие работы
... , що вхідна мова і системне забезпечення такого пакету можуть бути достатньо легко реалізовані силами прикладного програміста. Тому у разі, коли подібний пакет задовольняє конкретних користувачів, його розробка є цілком виправданою. 3. ВИСНОВОК Сучасний український ринок прикладного програмного забезпечення є, значною мірою, ринком піратського ПО. Це пов'язано з тим, що український спожива
... і MS Excel загальні відомості про електронні таблиці, призначення і можливості, вікно електронної таблиці, вікна книг Термін «електронна таблиця» вживається для позначення простої у використанні комп'ютерної програми Excel, що призначена для обробки інформаційних даних за допомогою таких операцій, як: ■ проведення різних обчислень із використанням потужного апарату функцій і формул; &# ...
... процедур, правил і документації, необхідних для використання програмних продуктів. Усі програми, з якими працюють на сучасних комп’ютерах, можна розділити на 3 категорії: Програмне забезпечення Системні програми Інструментальні системи Прикладні програми · СИСТЕМНІ ПРОГРАМИ- ті, що використовуються для забезпечення працездатності комп’ютера, експлуатації інших програмних продукт ...
... також усі індійські цифри (0–9), латинські букви (a-z, A-Z), символи табуляції, символ переходу на нову стрічку, пробіл та синтаксичні знаки (!,?,,/, %,$,@,^,_). 3. Розробка транслятора вхідної мови програмування 3.1 Вибір технології програмування Необхідно вибрати ефективні методи розв’язку загальних задач, таких як розпізнавання лексем, синтаксичний розбір, семантичний аналіз та ...
0 комментариев