Sop_03_wyk_1.0.pdf

Systemy operacyjne

Planowanie przydziału procesora

Systemy operacyjne

Planowanie przydziału procesora

Wykład prowadzą:

Jerzy Brzeziński

Dariusz Wawrzyniak

Celem wykładu jest przedstawienie zagadnień planowania przydziału procesora,

czyli szeregowania procesów w dostępie do procesora. Planowanie takie

sprowadza się do wyboru jednego z procesów (lub wątków) gotowych i

przekazaniu mu procesora. Wobec różnych i często wzajemnie przeciwstawnych

kryteriów optymalizacji oraz probabilistycznym charakterze niektórych

przesłanek istnieje duża różnorodność podejść i algorytmów w tym zakresie.

Jednym z celów jest więc pokazanie możliwych skutków podejmowanych

decyzji planisty w kontekście różnych form przetwarzania i wynikających stąd

oczekiwań użytkowników.

Omawiane podejścia ograniczone są do środowiska z jedną jednostką

przetwarzającą i dotyczą procesów niezależnych. Kwestia zależności przewija się

jedynie w problemie odwrócenia (inwersji) priorytetów, który został tylko

zasygnalizowany, gdyż wybiega nieco poza planowanie przydziału samego

procesora (dotyczy planowania dostępu do zasobów).

Systemy operacyjne

Planowanie przydziału procesora

Systemy operacyjne

Plan wykładu

• Komponenty jądra związane z szeregowaniem

• Ogólna koncepcja planowania

• Kryteria oceny algorytmów planowania

• Algorytmy planowania

Planowanie przydziału procesora (2)

W nawiązaniu do poprzedniego wykładu krótko scharakteryzowane są

komponenty jądra, istotne w realizacji szeregowania procesów. Następnie

omawiana jest ogólna koncepcja szeregowania, umożliwiająca matematyczny

opis podstawowych algorytmów. Przy jej omawianiu scharakteryzowane są

parametry czasowe procesów, które są podstawą omawianych dalej kryteriów

oceny algorytmów planowania. Ostatecznie omawiane są algorytmy planowania,

wraz z niektórymi aspektami ich dostrajania, konsekwencjami stosowania oraz

kwestiami implementacyjnymi.

Systemy operacyjne

Planowanie przydziału procesora

Systemy operacyjne

Komponenty jądra w planowaniu

• Planista krótkoterminowy (ang. CPU scheduler) —

wyznacza wartośćpriorytetu procesów gotowych i

wybiera proces (o najwyższym priorytecie) do

wykonania.

• Ekspedytor (zwany równieżdyspozytorem) ang.

dispatcher) —realizuje przekazanie sterowanie do

procesu wybranego przez planistę(dokonuje

przełączenia kontekstu).

Planowanie przydziału procesora (3)

W różnych systemach operacyjnych stosowana jest różna terminologia do

określania komponentów jądra, istotnych w szeregowaniu zadań. Nie zawsze też

komponenty te da się wyodrębnić strukturalnie. Funkcjonalnie jednak można

oddzielić samo planowanie od realizacji decyzji, wynikających z tego

planowania. Za planowanie, czyli utrzymywanie odpowiednich danych o

procesach i ich powiązaniach, na podstawie których można wybrać następny

proces do wykonania, odpowiedzialny jest planista krótkoterminowy (planista

przydziału procesora, ang. scheduler). Zmiany wykonywanego proces, czyli

przełączenia kontekstu, dokonuje ekspedytor.

Systemy operacyjne

Planowanie przydziału procesora

Systemy operacyjne

Ogólna koncepcja planowania

• Tryb decyzji —określa okoliczności, w których oceniane

i porównywane sąpriorytety procesów oraz dokonywany

jest wybór procesu do wykonania.

• Funkcja priorytetu —funkcja wyznaczająca aktualny

priorytet procesu na podstawie parametrów procesu i

stanu systemu.

• Reguła arbitrażu —reguła rozstrzygania konfliktów w

dostępie do procesora w przypadku procesów o tym

samym priorytecie.

Planowanie przydziału procesora (4)

Planowanie opiera się na trzech elementach, z których dwa zasadnicze to tryb

decyzji oraz funkcja priorytetu.

Funkcja priorytetu jest zbiorem wytycznych dla planisty. Zadaniem planisty jest

po prostu realizacja funkcji priorytetu, ewentualnie rozwiązywanie problemów,

wynikających z takiej samej wartości priorytetów dla więcej niż jednego procesu.

Wartość funkcji priorytetu jest jakąś liczbą, przy czym w niektórych systemach

większa wartość tej liczby oznacza wyższy priorytet (np. w Windows), w innych

wyższy priorytet to mniejsza wartość funkcji (np. w tradycyjnym systemie

UNIX).

Tryb decyzji jest z kolei zbiorem wytycznych odnośnie uruchamiania

ekspedytora. Szczegółowe wytyczne mogą obejmować również wartość funkcji

priorytetu, gdyż jedną z okoliczności zmiany przydziału procesora jest wzrost lub

spadek priorytetu procesów gotowych lub wykonywanego.

Systemy operacyjne

Planowanie przydziału procesora

Systemy operacyjne

Tryb decyzji

• Schemat niewywłaszczeniowy(ang. nonpreemptive) —

proces po uzyskaniu dostępu do procesora wykonywany

jest do momentu zakończenie lub zgłoszenia żądania

obsługi do systemu.

• Schemat wywłaszczeniowy (ang. preemptive) —proces

może zostaćzatrzymany i umieszczony w kolejce

procesów gotowych, a procesor zostaje przydzielony

procesowi o wyższym (lub równym) priorytecie.

Planowanie przydziału procesora (5)

Tryb decyzji można sklasyfikować jako wywłaszczeniowy lub

niewywłaszczeniowy.

W schemacie niewywłaszczeniowym procesor traktowany jest jako zasób

niewywłaszczalny. Nie można go odebrać procesowi, ale proces może się go

zrzec dobrowolnie (służy do tego np. funkcja yield , dostępna w niektórych

systemach) lub się zakończyć. Rezygnacja z procesora jest też uboczną

konsekwencją wejścia w stan oczekiwania (np. w wyniku zażądania operacji

wejścia-wyjścia).

W schemacie wywłaszczeniowym, w ramach kontrolnego przekazania

sterowania do jądra systemu operacyjnego może zostać podjęta decyzja o

przełączeniu kontekstu pomimo, że wykonywany proces nie zażądał żadnej

usługi, oznaczającej rezygnację z procesora. Przechodzi on wówczas do stanu

gotowy, a rozpoczyna się wykonywanie innego procesu.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: