Граф существования процесса. Основные состояния процесса. Условия перехода из одного состояния в другое.

 

 

Порождение – подготавливаются все условия для выполнения.

Готовность – предоставляются все ресурсы, но процесс не исполняется, из-за внешних, по отношению к нему, обстоятельств.

Активное состояние – непосредственное использование процессора.

Ожидание – процесс может быть прерван по ряду причин: попытка получения ресурса или отка от ресурса, порождение, уничтожение или другие действия по отношению к другим процессам, возникновение прерывания (арифметическое переполнение, обращение к защищенной области оперативной памяти и др.), общая необходимость синхронизации между параллельными процессами.

Окончание – нормальное или аварийное завершение работы.

15. Планирование процессов. Планировщик. Двухуровневая система управления процессами. Типы планировщиков.

В мультипрограммных ОС на ресурсы могут претендовать сразу несколько пользователей, то есть существует множество независимых процессов, поэтому ОС должна осуществлять планирование.

Планирование процессов – управление распределением ресурсов между различными процессами путём передачи им управления согласно опеределённой стратегии.

Диспетчеризация процессов – выбор процесса и передачу на него управления.

Диспетчер процессов – часть ОС, отвечающая за диспетчеризацию процессов.

Планировщик процессов – набор функциональных модулей, выполняющих операции, необходимые для управления процессом. Он отвечает за постановку процессов в очередь на выполнение и управляет структурой этой очереди.

Двухуровневая система управления процессами (используется в большинстве ОС):

• Долгосрочное планирование – верхний уровень. На этот уровень выносятся действия, редкие в системе, но требующие больших системных затрат. процесс рассматривается как совокупность состояний по использованию программы на виртуальной машине.
  Состояние порождения для данного уровня – создание планировщиком требуемой виртуальной машины. Особенность данного уровня в том, что источник требований на порождение работы является внешним относительно процессора. При порождении осуществляются следующие действия: резервируются все необходимые ресурсы, резервируется память, создаётся структура данных.
  Состояние готовность – предоставлены все ресурсы виртуальной машины, кроме виртуального процессора.
  Состояние окончание – освобождены все ресурсы, которые были использованы для построения виртуальной машины.
• Краткосрочное планирование – нижний уровень. На этом уровне моделируется на процессоре деятельность виртуального процессора.
  Состояние активность – выполнение работы на виртуальном процессоре. Заявка на нижнем уровне … на верхнем. Доступ любого задания к процессору осуществляется через системные программы планировщика и диспетчера.

Типы планирования:

• Единый планировщик - встроенный в ядро ОС, используется для всех заданий.
• Разделённый планировщик – планировочный модуль помещён в адресную часть каждой программы пользователя. Затем процесс осуществляет подпрограмму вызова, для постановки самого себя в очередь на исполнение. Это позволяет каждой программе иметь собственную стратегию планирования.

16. Классические дисциплины обслуживания очереди на исполнение процесса.

FIFO(First In – First Out) – минимизация дисперсии времени ожидания.

LIFO (Last In – First Out) – проста в реализации, является основой для построения стековой памяти.

Общим для LIFO и FIFO является то, что время ожидания запросов в очереди является одинаковым, независимо от характеристик процессора. Все процессы будут ожидать в очереди одинаково.

17. Алгоритм циклического планирования процессов.

Алгоритм основан на дисциплине FIFO.

 

 

Процессы выбираются из очереди и выполняются по порядку, начиная с первого. приоритет определяется линейным положением процесса в очереди. Недостаток: один процесс может занимать процессор длительное время. Для снятия этого недостатка каждому процессу выделяется интервал времени, квант. По истечении кванта процесс прерывается и помещается в конец очереди. Данный способ используется во многих ОС. Автоматически происходит дискриминация длинных и коротких запросов. Короткие запросы обслуживаются быстрее.

18. Алгоритм приоритетного планирования процессов. Статическое и динамическое приоритетное планирование.

Приоритет – число, характеризующее степень привилегированности процесса при использовании ресурсов (целое, дробное, больше нуля, меньше нуля).

Каждому процессу присваивается приоритет, который определяет его положение по отношению к другим процессам. Процесс с самым низким приоритетом называется холостым, так как он выполняет пустые инструкции. Приоритеты разбивают на группы ещё на этапе проектирования ОС. Количество групп выбирается таким образом, чтобы во время обработки не происходило окончание процессов в отдельных группах. Границы и число приоритетов могут быть различны.

Статическое приоритетное планирование – процессы при создании могут быть разделены по группам несколькимим способами: исходя из запросов на ресурсы, согласно приоритету программы, которой принадлежит этот процесс, согласно оценке времени данной программы, по типу процесса, независимо от используемых ресурсов.

Динамическое приоритетное планирование – приоритет измеряется, как функция разницы между необходимой услугой и услугой практически полученой, то есть процесс перемещается по группам приоритетов в зависимости от израсходованного времени или ресурсов.

19. Алгоритм адаптивно-рефлективного планирования процессов.

Алгоритм предполагает контроль над реальным использованием памяти. К началу планирования для каждого процесса устанавливаются ограничения на использование памяти и виртуального времени процессора. Далее ОС приспосабливается к рабочей области каждого процесса в течение всего времени его выполнения. Ограничения на память определяются оценкой текущего объёма памяти и оценкой вектора изменений этого объёма, полученного анализом работы процесса в течение предыдущего кванта времени. Если памяти достаточно, то выделяется временной интервал, причём его величина обратно пропорциональна максимальному объёму памяти, необъодимой процессу. Идея подхода – ориентировать систему на процессы с минимальной рабочей областью.

20. Вытесняющие алгоритмы планирования процессов.

Алгоритм использует стратегию, при которой текущий процесс может быть вытеснен другим процессом. Например, после обработки прерывания на выполнение ставится процесс с более высоким приоритетом. при этом вытесненный процесс должен быть повторно обработан планировщиком. Стратегия с вытеснением может чередоваться со стратегией без вытеснения. Например, для каждого процесса вводится два флага: процесс может быть захвачен или нет, и процесс может захватить другой или нет.

 

21. Многоочередные дисциплины обслуживания процессов. Простая и приоритетная дисциплины.

Организуются N-очередей. Все запросы поступают в конец очереди. Первый процесс из очереди (i) поступает на обслуживание лишь тогда, когда все очереди от (i) до (i – 1) пустые, если кванта времени не хватило, то недообслуживаемый процесс поступает в конец очереди с номером (i+1). Если процесс выходит за пределы очереди N, то возможны два варианта: либо он обслуживается до конца, либо по циклическому алгоритму.

 

Приоритетная многоочередная дисциплина обслуживания.

Поступающие процессы попадают в очередь в соответствии с имеющимися приоритетами.

Эти приоритеты определяются параметрами процессов. Во многих ОС алгоритмы планировки построены, как с использованием квантования, так и с использованием приоритетов. Например, в основе планирования может лежать квантование по величине или порядок выбора процесса из очереди определяется приоритетами процессов.