Планирование процессов и потоков - Курсовая работа

Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство железнодорожного транспорта Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный государственный университет путей сообщения»Современный компьютер состоит из одного или нескольких процессоров, оперативной памяти, дисков, принтера, клавиатуры, мыши, дисплея, сетевых интерфейсов и других разнообразных устройств ввода-вывода. Для управления всеми компонентами и их оптимального использования компьютеры оснащены специальным уровнем программного обеспечения, который называется операционной системой, в чью задачу входит управление пользовательскими программами, а также управление всеми ранее упомянутыми ресурсами. Они поддерживают возможность осуществления (псевдо) параллельных операций даже при наличии всего одного центрального процессора. Когда компьютер работает в многозадачном режиме, на нем в большинстве случаев запускается сразу несколько процессов или потоков, претендующих на использование центрального процессора.Краткосрочное планирование процессов представляет собой планирование использования процессора, которое возникает в мультипрограммных вычислительных системах для процедуры перевода процесса из состояния готовность в состояние исполнение. В некоторых вычислительных системах бывает выгодно для повышения производительности временно удалить какой-либо частично выполнившийся процесс из оперативной памяти на диск, а позже вернуть его обратно для дальнейшего выполнения. Выбор конкретного алгоритма определяется классом задач, решаемых вычислительной системой и целями планирования: - справедливостью - гарантией каждому заданию или процессу определенной части времени использования процессора, стараясь не допустить возникновения ситуации, когда процесс одного пользователя постоянно занимает процессор, в то время как процесс другого пользователя фактически не начинал выполняться; сокращением времени ожидания (waiting time) - времени, которое проводят процессы в состоянии готовность в очереди на исполнение; К ним относятся: предельные значения ресурсов вычислительной системы (размер оперативной памяти, максимальное количество памяти на диске для осуществления свопинга, количество подключенных устройств ввода-вывода и т.п.) и характеристики, которые присущи заданиям на этапе загрузки: - каким пользователем запущен процесс или сформировано задание;Существует достаточно большой набор разнообразных алгоритмов планирования, которые предназначены для достижения различных целей.Когда процесс переходит в состояние готовность, то ссылка на его РСВ помещается в конец очереди. Процесс, получивший в свое распоряжение процессор, занимает его до истечения текущего CPU burst (промежуток времени непрерывного использования процессора). Так как среднее время ожидания и среднее полное время выполнения для этого алгоритма существенно зависят от порядка расположения процессов в очереди, то процессы, перешедшие в состояние готовность, будут долго ждать начала выполнения. При выполнении процесса возможны два варианта: - CPU burst меньше или равно продолжительности кванта времени; в этом случае процесс по своей воле освобождает процессор до истечения кванта времени, на исполнение поступает новый процесс из начала очереди и таймер начинает отсчет кванта заново; CPU burst процесса больше выделенного кванта времени; в этом случае по истечении кванта процесс прерывается таймером и помещается в конец очереди процессов, готовых к исполнению, а процессор выделяется для использования процессу, находящемуся в ее начале.При невытесняющем SJF-планировании процессор предоставляется избранному процессу на все необходимое ему время, независимо от событий, происходящих в вычислительной системе. Если CPU burst нового процесса меньше, чем остаток CPU burst у исполняющегося процесса, то исполняющийся процесс вытесняется новым процессом.При интерактивной работе n пользователей в вычислительной системе можно использовать алгоритм планирования, который гарантирует, что каждый из пользователей будет иметь в своем распоряжении ~1/n часть процессорного времени. Для каждого пользователя используется две величины: Ti - время нахождения пользователя в системе; ti - суммарное процессорное время уже выделенное всем процессам пользователя в течение сеанса работы.При приоритетном планировании каждому процессу присваивается определенное числовое значение - приоритет, в соответствии с которым ему выделяется процессор. Принципы назначения приоритетов могут опираться: - на внутренние критерии, которые используют различные количественные и качественные характеристики процесса для вычисления его приоритета: определенные ограничения по времени использования процессора; требования к размеру памяти; число открытых файлов и используемых устройств ввода-вывода; отношение средних продолжительностей I/O burst к CPU burst и др.

Содержание

Введение

1. Планирование процессов. Критерии и параметры планирования

2. Алгоритмы планирования

2.1 Алгоритм FCFS

2.2 Алгоритм RR (циклическое планирование)

2.3 Алгоритм SJF

2.4 Алгоритм гарантированного планирования

2.5 Алгоритм приоритетного планирования

2.6 Алгоритм многоуровневых очередей (Multilevel Queue)

2.7 Алгоритм многоуровневые очереди с обратной связью (Multilevel Feedback Queue)

2.8 Алгоритмы планирования потоков

3. Системное программирование: процессы и потоки

Заключение

Список использованных источников

Современный компьютер состоит из одного или нескольких процессоров, оперативной памяти, дисков, принтера, клавиатуры, мыши, дисплея, сетевых интерфейсов и других разнообразных устройств ввода-вывода. В итоге получается довольно сложная система. Для управления всеми компонентами и их оптимального использования компьютеры оснащены специальным уровнем программного обеспечения, который называется операционной системой, в чью задачу входит управление пользовательскими программами, а также управление всеми ранее упомянутыми ресурсами.

Процессы - это одна из самых старых и наиболее важных абстракций, присущих операционной системе. Они поддерживают возможность осуществления (псевдо) параллельных операций даже при наличии всего одного центрального процессора. Они превращают один центральный процессор в несколько виртуальных. Любой процесс также имеет хотя бы один поток. Без абстракции процессов современные вычисления просто не могут существовать.

Когда компьютер работает в многозадачном режиме, на нем в большинстве случаев запускается сразу несколько процессов или потоков, претендующих на использование центрального процессора. Такая ситуация складывается в том случае, если в состоянии готовности одновременно находятся два или более процесса, или потока. Если доступен только один центральный процессор, необходимо выбрать, какой из этих процессов будет выполняться следующим. Та часть операционной системы, на которую возложен этот выбор, называется планировщиком, а алгоритм, который ею используется, называется алгоритмом планирования. Таким образом, главной задачей в планировании процессов и потоков является поиск наиболее эффективного алгоритма.