Процессы и потоки. Их диспетчеризация на примере конкретной ОС.

Системный диспетчер управляет многозадачным режимом, устанавливая, который из конкурирующих потоков получит следующий квант процессорного времени. Диспетчер устанавливает, какой поток запустить следующим, используя его приоритет при диспетчеризации.

Многозадачность – это способ организации вычислительного процесса, при котором на одном процессоре попеременно выполняются сразу несколько программ. Они совместно используют не только процессор, но и другие ресурсы компьютера. Мультипрограммирование призвано повысить эффективность использования ВС. Наиболее характерными критериями эффективности ВС являются:

q пропускная способность – количество задач, выполняемых ВС в единицу времени;

q удобство работы пользователей, в том числе заключающееся и возможности интерактивно работать одновременно с несколькими приложениями на одной машине;

q реактивность системы – способность выдерживать заранее заданные интервалы времени между запуском программы и получением результата.

Процесс – это программа в момент выполнения.

Синхронизация процессов и потоков. Блокирующие переменные. Синхронизация необходима для исключения гонок и тупиков при обмене данными между потоками, разделении данных, при доступе к процессору и устройствам ввода-вывода.Синхронизация заключается в согласовании скоростей процессов и потоков путем приостановки потока до наступления некоторого события и последующей его активизации при наступлении этого события.

Блокирующие переменные.Каждому набору критических данных ставится в соответствие двоичная переменная, которой поток присваивает значение 0, когда он входит в критическую секцию, и значение 1, когда он ее покидает

Ожидающие таймеры,которые могут использоваться или средствами синхронизации (ожидающий таймер является объектом ядра, поддерживающим интерфейс синхронизируемых объектов), или для вызова асинхронных процедур.

Ожидаемый таймер – это объект, который самостоятельно переходит в сигнальное состояние в определенные время или через регулярные промежутки времени. Создается функцией CreateWaitableTimer, в сигнальное состояние переводятся функцией SetWaitableTimer, в несигнальное – CancelWaitableTimer.

События.Обычно событие - некоторый объект, который может находиться в одном из двух состояний: занятом или свободном. Переключение состояний осуществляется явным вызовом соответствующих функций; при этом любой процесс/поток, имеющий необходимые права доступа к объекту "событие", может изменить его состояние.

Семафоры.Семафор представляет собой счетчик, который считается свободным, если значение счетчика больше нуля, и занятым при нулевом значении.

Мьютексы.Объекты исключительного владения могут быть использованы в одно время не более чем одним потоком. В этом отношении мьютексы подобны критическим секциям, с той оговоркой, что работа с ними выполняется в режиме ядра (при использовании критических секций переход в режим ядра необязателен) и что мьютексы могут быть использованы для межпроцессного взаимодействия, тогда как критические секции реализованы для применения внутри процесса.

Конкретные ОС

Почти во всех современных ОС, ориентированных на высокопроизводительное выполнение приложений (UNIX, Windows NT/2000, OpenVMS) и настольных систем (OS/2, Windows 9x/Me) реализованы вытесняющие алгоритмы планирования потоков и процессов. Примером эффективного использования невытесняющего планирования являются файл-серверы NetWare 3 и 4, в которых в значительной степени благодаря такому планированию достигнута высокая скорость выполнения файловых операций