Квантование с предпочтением процессов, интенсивно обращающихся к вводу-выводу

Очередь 1 образована процессами, которые пришли в состояние готовности в ре­зультате исчерпания кванта времени, а очередь 2 - потоками, у которых заверши­лась операция ввода-вывода. При выборе процесса для выполнения прежде всего просматривается вторая очередь, и только если она пуста, квант выделяется пото­ку из первой очереди.

· Очереди готовых процессов также могут быть организованы по-разному: по пра­вилу «первый пришел - первый обслужился» (FIFO) или по правилу «последний при­шел - первый обслужился» (LIFO).

· В любом случае в алгоритмах, основанных на квантовании, не используется ни­какой предварительной информации о задачах. Дифференциация обслуживания ба­зируется только на истории существования процесса в системе.

Алгоритмы, основанные на приоритетах (классификация по принципу выбо­ра процесса на выполнение из очереди)

· Приоритет - это число, характеризующее степень привилегированности про­цесса при использовании ресурсов вычислительной машины, в частности, процессор­ного времени. Чем выше приоритет процесса, тем значительнее его привилегии и тем меньше времени он будет проводить в очередях.

Приоритет может выражаться целым или дробным, положительным или отрица­тельным значением. В некоторых Ос принято, что большее число обозначает боль­ший приоритет, в других - наоборот (большее число означает меньший приоритет).

Приоритет может назначаться директивно администратором системы, например, в за­висимости от важности работы, либо вычисляться самой ОС по определенным правилам.

В зависимости от возможности изменения приоритета в течение жизни потока раз­личаются динамические и фиксированные приоритеты. В системах с динамическими приоритетами изменения приоритета могут происходить по инициативе процесса, об­ращающегося с вызовом к операционной системе; по инициативе пользователя, вы­полняющего соответствующую команду; по инициативе ОС в зависимости от ситуа­ции, складывающейся в системе.

· Существует две разновидности алгоритмов приоритетного планирования: обслужи­вание с относительными приоритетами и обслуживание с абсолютными приоритетами.

В обоих случаях выбор процесса на выполнение из очереди осуществляется оди­наково: выбирается процесс, имеющий наивысший приоритет. По-разному решается проблема определения момента смены активного процесса.

В системах с относительными приоритетами активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам не покинет процессор, перейдя в состояние ожидания (или же произойдет ошибка, или процесс завершится) (граф, а).

В системах с абсолютными приоритетами выполнение активного процесса пре­рывается еще при одном условии: если в очереди готовых процессов появился про­цесс, приоритет которого выше приоритета активного процесса. В этом случае пре­рванный процесс переходит в состояние готовности (граф, б).

В многопоточных ОС приоритет потока непосредственно связан с приорите­том процесса, в рамках которого выполняется данный поток. Приоритет процес­са назначается операционной системой при создании процесса. ОС учитывает ста­тус процесса (системный или прикладной), статус пользователя, запустившего процесс; наличие явного указания пользователя на присвоение процессу опреде­ленного уровня приоритета.

Значение приоритета включается в дескриптор процесса и используется при назначе­нии приоритета потокам этого процесса. Поток может быть инициирован по команде пользователя или в результате выполнения системного вызова другим потоком. В пос­леднем случае ОС принимает во внимание значение параметров системного вызова.

Смешанные алгоритмы планирования (квантование с приоритетами) Во многих операционных системах алгоритмы планирования построены с исполь­зованием как квантования, так и приоритетов. Например, в основе планирования ле­жит квантование, но величина кванта и/или порядок смены процессов и выбора про­цесса из очереди готовых определяется приоритетами процессов.

Граф состояний процессов (потоков) в системах с планированием на основе абсолютных приоритетов и квантования

· Часть диапазона отведена для процессов (потоков) с переменными приорите­тами, часть - для процессов (потоков) с фиксированными приоритетами. К после­дним относятся процессы реального времени, наиболее критичные ко времени и имеющие самые высокие приоритеты.

· При планировании процессов (потоков) с динамическими приоритетами приори­тет процесса (потока), полностью исчерпавшего свой очередной квант времени, сни­жается; напротив, если квант полностью не исчерпан, приоритет повышается.