1

Systemy operacyjne

Zarządzanie procesami

Wykład 3

powtórzenie

2

Planowanie procesów

 Celem wieloprogramowania jest jak najlepsze

wykorzystanie procesora - powinien on zawsze

wykonywać jakiś proces. W systemie

jednoprocesorowym może być tylko jeden proces

aktywny. Wszystkie pozostałe procesy muszą czekać do

czasu, aż procesor będzie wolny i będzie można

przydzielić go jednemu z nich. Zapewnienie

najwyższej przepustowości procesora (liczba procesów

kończonych w jednostce czasu) wymaga planowania

przydziału procesora dla kolejnych procesów.

 W podziale czasu przełączanie procesora do

procesów powinno następować tak często, aby każdy z

wykonywanych programów mógł współpracować z

użytkownikami w sposób interaktywny.

3

Kolejki planowania (1)

 Wchodzące do systemu procesy trafiają do
kolejki zadań - zbioru wszystkich procesów
systemu – i oczekują na przydział PAO.
 Kolejka procesów gotowych - zbiór wszystkich
procesów, które oczekują w już w PAO i są gotowe.
 Kolejki do urządzeń - zbiór procesów
oczekujących na konkretne urządzenie WE/WY.

4

Planiści (1)

Wyboru gotowego procesu do

wykonania dokonuje proces
systemowy zwany planistą
(scheduler).

Planowanie jest podstawową funkcją

S.O. Prawie wszystkie zasoby
komputera przydzielane są wg
jakiegoś planu.

5

Planiści (2)

 planista krótkoterminowy (planista
przydziału procesora) - wybiera jeden proces,
który ma być wykonywany jako następny i
przydziela mu procesor.

 planista długoterminowy (planista zadań) -
wybiera procesy przechowywane w pamięci
masowej (dysk) i ładuje je do pamięci, do kolejki
zadań (kolejki procesów gotowych);

6

Planista pośredni

W niektórych SO z podziałem czasu może
występować pośredni poziom planowania i planista
pośredni (średnioterminowy).

Dokonuje on wymiany procesu poprzez wysyłanie go
z pamięci operacyjnej na zewnątrz i ponowne
wprowadzenie.

Cel: lepszy dobór procesów w pamięci operacyjnej
lub
zwolnienie miejsca w pamięci, gdy żądania pamięci
przekraczają jej bieżący obszar.

7

Przełączanie kontekstu

 gdy CPU przełącza się do innego procesu to

system musi przechować stan starego procesu i

załadować przechowywany stan nowego procesu;

nazywa się to przełączaniem kontekstu ;

 czas przełączania kontekstu jest obciążeniem dla

systemu, które nie jest związane z żadną użyteczną

pracą ;

 czas ten zależy w dużym stopniu od możliwości

sprzętu.

8

Przydział procesora

Decyzje o przydziale procesora mogą zapadać gdy:
• proces przechodzi ze stanu wykonania do czekania

(np. zamówienie na WE/WY),

• proces zakończył działanie,
• proces przeszedł od stanu wykonania do stanu

gotowości (np. wskutek wystąpienia przerwania),

• proces przeszedł ze stanu czekania do stanu

gotowości (np. po zakończeniu operacji WE/WY).

Jeśli planowanie odbywa się tylko w dwu pierwszych

przypadkach to jest to

niewywłaszczeniowy

schemat planowania. W przeciwnym razie mówimy
o

wywłaszczeniowym

schemacie planowania.

9

Algorytmy planowania -

kryteria

Kryteria wyboru algorytmów planowania:

-

wykorzystanie procesora

(w rzeczywistym systemie 40-90%),

-

przepustowość

(liczba procesów kończonych w jednostce czasu) może wynosić od

jednego procesu na godzinę do 10 procesów na 1 sekundę,

-

czas cyklu przetwarzania

(liczony od nadejścia procesu do systemu do zakończenia

procesu = czekanie na wejście do pamięci+ czekanie w kolejce procesów gotowych

do wykonania+ wykonywanie procesu przez procesor + wykonywanie operacji

WE/WY),

-

czas oczekiwania

(procesu w kolejce procesów gotowych). Algorytm planowania nie

ma wpływu na czas w którym proces działa lub wykonuje operacje wejścia-wyjścia.

Oddziałuje tylko na czas spędzany przez proces w kolejce procesów gotowych do

wykonania. Dlatego rozważa się czas oczekiwania każdego procesu.

-

czas odpowiedzi

(reakcji)- ile czasu upływa od przedłożenia zamówienia do

rozpoczęcia pierwszej odpowiedzi.

?

10

Przykładowe algorytmy

planowania przydziału

procesora

11

Algorytm -pierwszy nadszedł - pierwszy

obsłużony FCFS (First-Come, First-Served),

realizacja za pomocą kolejki FIFO.

Najpierw najkrótsze zadanie (proces) SJF

(Shortest-Job-First). Algorytm ten wiąże z

każdym procesem długość jego najbliższej z

przyszłych faz procesora

Planowanie priorytetowe - każdy proces

otrzymuje priorytet (np. z przedziału 0-7

czy 0-4095). Procesor przydziela się temu

procesowi, którego priorytet jest najwyższy

W planowaniu rotacyjnym (round-robin)-

ustala się kwant czasu (rzędu 10-100

milisekund). Planista przegląda kolejkę

procesów gotowych do wykonania i

każdemu procesowi przydziela odcinek

czasu nie dłuższy od 1 kwantu czasu.