2.1.3. Вытесняющие и не вытесняющие алгоритмы диспетчеризации

Диспетчеризация без перераспределения процессорного времени, то есть не

вытесняющая многозадачность – это такой способ диспетчеризации процессов, при

котором активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам, по своей инициативе, не

отдаст управление диспетчеру задач для выбора из очереди другого, готового к

исполнению процесса. Дисциплины обслуживания FCFS, SJN, SRT относятся к не

вытесняющим.

Диспетчеризация с перераспределением процессорного времени между задачами, то

есть вытесняющая многозадачность – это такой способ, при котором решение о

переключении процессора с выполнения одного процесса на выполнение другого

процесса принимается диспетчером задач, а не самой активной задачей. Механизм

диспетчеризации сосредоточен в самой ОС и программист не должен заботиться о

параллельном выполнении своего приложения с другими приложениями. Операционная

система выполняет следующие функции:

- определяет момент снятия с выполнения текущей задачи;

- сохраняет контекст текущей задачи в дескрипторе задачи;

- выбирает из очереди готовых к выполнению задач следующую;

- загружает контекст выбранной задачи;

- запускает выбранную задачу на исполнение.

Дисциплина RR и аналогичные ей относятся к вытесняющим.

При не вытесняющей многозадачности механизм распределения процессорного

времени распределен между ОС и прикладной программой. Прикладная программа

должна быть разделена на кванты, по окончанию которых с помощью системного вызова

управление передается супервизору ОС. Диспетчер задач формирует очереди и выбирает

задачу на исполнение.

2.1.4. Качество диспетчеризации и гарантии обслуживания

Одна из проблем при выборе дисциплины обслуживания – гарантия обслуживания.

При некоторых дисциплинах обслуживания, например, с абсолютными приоритетами,

низкоприоритетные задачи долго могут не получать процессорное время.

Требование к системе – не только завершить процесс, но завершить его к

указанному времени или в течение указанного времени.

Наиболее рациональное решение – выделять процессорное время квантами.

Гарантировать обслуживание можно тремя способами:

- выделять минимальную долю процессорного времени некоторому классу

процессов, если, по крайней мере, один из них готов к исполнению;

- выделять минимальную долю процессорного времени некоторому

конкретному процессу, готовому к исполнению;

- выделить столько процессорного времени некоторому процессу, чтобы он мог

выполнить свои вычисления к сроку.

Для сравнения алгоритмов диспетчеризации используются следующие критерии:

- использование (загруженность) центрального процессора;

- пропускная способность – количество процессов, выполняющихся в единицу

времени;

- время оборота – интервал времени от момента появления процесса во входной

очереди до момента его завершения (время ожидания во входной очереди +

время ожидания в очереди готовых к выполнению процессов + время

22

ожидания в очередях к оборудованию + время выполнения в процессоре +

время ввода/вывода);

- время ожидания – суммарное время нахождения процесса в очереди готовых к

выполнению процессов;

- время отклика – время от момента попадания процесса во входную очередь до

момента первого обращения к терминалу.

Главные причины уменьшения производительности системы:

- накладные расходы на переключение процессора (переключения контекстов

задач, перемещения страниц виртуальной памяти, обновление данных в кэш-

области);

- переключение на другой процесс в тот момент, когда текущий процесс

выполняет критическую секцию, а другие процессы активно ожидают входа в

свою критическую секцию.

Методы повышения производительности системы в мультипроцессорных системах:

- совместное планирование, все потоки одного приложения одновременно

выбираются для выполнения процессорами и одновременно снимаются с них;

- находящиеся в критической секции задачи не прерываются, а активно

ожидающие входа в критическую u1089 секцию задачи не выбираются до тех пор,

пока вход в секцию не освободится;

- планирование с учетом «советов» программы.