Nguyên lý hệ điều hành - Chương 3 pdf

Ng Duc Thuan 98 Chương3: Quảnlýtiếntrình 2.1 Kháiniệm v Tiếntrìnhlàmộtchươngtrìnhđangxửlý, sởhữumộtcon trỏlệnh, tậpthanhghivàcácbiến. v Chươngtrìnhlàthựcthểthụđộngchứựngcáctínhiệu điềukhiểnmáytínhđểthựchiệntácvụnàó. v HĐH hỗtrợđachương, đanhiệm. TrongHĐH cónhiều tiếntrìnhcùnghoạtđộng. Vìvậyviệcsửdụngthuậttoán đểđiềuphốicáctiếntrìnhlànhiệmvụcủaHĐH. v Bộphậnthựchiệnchứcnăngnàygọilàbộđiềuphối. Ng Duc Thuan 99 Chương3: Quảnlýtiếntrình Trạngtháicủamộttiếntrình: v Running: cácchỉthòtiếntrìnhđangđượcxửlý. v Blocked: tiếntrìnhchờcấppháttàinguyên, hay sựkiện nàóxảyra. v Ready: tiếntrìnhchờcấpphátCPU. (Create: tạomới, Destroy: kếtthúc) Chếđộxửlýtiếntrình: HĐH cóhaichếđộxửlýtiếntrình: Chếđộđặcquyền: chỉcóHĐH mớihoạtđộngđượcvới chếđộđộcquyền, nhờsựgiúpđỡphầncứng. Chếđộkhôngđặcquyền:ngườisửdụng Ng Duc Thuan 100 Chương3: Quảnlýtiếntrình Chuyểntrạngtháitiếntrình READY RUNNING BLOCKED Dispatch Timer run-out Wake-up Sleep New Ng Duc Thuan 101 Chương3: Quảnlýtiếntrình v HĐH quảnlýthôngtin tiếntrìnhqua khốiđiềukhiển (PCB: Process Control Block). CấutrúcdữliệucủaHĐH đểquảnlýquátrình v Chứathôngtin nhậndạng, trạngthái, đònhvòtàinguyên choquátrìnhbaogồmthôngtin sau: ü Danhđònhchoquátrình(PID) ü Bộđếmchươngtrình ü VùnglưugiátròthanhghiCPU ü Độưutiêncủaquátrình ü Thông tin đònhvòbộnhớquátrình ü Thông tin bảomật ü Con trỏđếùncácquátrìnhcha, con ü … Ng Duc Thuan 102 Chửụng3: Quaỷnlyựtieỏntrỡnh Vớduù TrongTask Manager Ng Duc Thuan 103 Chöông3: Quaûnlyùtieántrình Ng Duc Thuan 104 Chương3: Quảnlýtiếntrình Thaotáctrêntiếntrình HĐH cungcấpcácthaotácchủyếuchotiếntrìnhlà: F Create:tạolậptiếntrình ü Đònh danhtiếntrình ü Đưatiếntrìnhvàodanhsáchquảnlý ü Xácđònhmứcđộưutiên ü Cungcấptàinguyênban đầu ü Tạokhốiđiềukhiểntiếntrình(PCB) F Destroy:kếtthúctiếntrình ü Thu hồitàinguyênđãcấp ü Huỷbỏtiếntrìnhkhỏidanhsáchquảnlý ü Huỷbỏkhốiđiềukhiểntiếntrình (Lưuý: tiếntrìnhcon khôngthểtiếptụckhitiếntrìnhcha kếtthúc) Ng Duc Thuan 105 Chương3: Quảnlýtiếntrình 2.2 Tiểutrình(threads) v Mỗi tiếntrìnhthôngthườngcómộtkhônggianđòachỉvà dòngxửlý. v Trongtrườnghợpngườisửdụngmuốnnhiềudòngxửlý cùngchiasẻmộtkhônggianđòachỉvàcácdòngdữliệu xửlýsong songnhưcáctiếntrìnhriêngbiệt. HĐH cung cấpcơchếnhưvậygọilàtiểutrình. v Mộttiểutrìnhlàmộtđơnvòxửlýcơbảntronghệthống. v Mộttiểutrìnhcóthểtạonhiềutiếntrìnhcon. v Mộttiếntrìnhcóthểsởhữunhiềutiểutrình. Ng Duc Thuan 106 Chương3: Quảnlýtiếntrình 2.3 Điềuphốitiếntrình Trongmôitrườngđachươngnhiềutiếntrìnhđồngthờisẵn sàngnhậnxửlý. Tiếntrìnhtiếptheonàượcchọnđểxử lýcầncógiảithuậtthíchhợpđểthựchiệnnhiệmvụnày. HĐH cóbộphậnthựchiệnnhiệmvụnàượcgọibộ điềuphốitiếntrình.(dispatcher) 1. Mụctiêiềuphốilà: Y Sựcôngbằng(Fairness) Y Tínhhiệuquả(Efficiency) Y Thờigianđápứnghợplý(Responsetime) Y Thờigianlưulạitronghệthống(TuraroundTime). Y Thông lượngtốiđa(throughput) Ng Duc Thuan 107 Chương3: Quảnlýtiếntrình 2. Cácđặcđiểmcủatiếntrình Mụctiêucơbảntrongđiềuphốitiếntrình: v Hướngxuất/nhậpcủatiếntrình v Hướngxửlýcủatiếntrình v Chươngtrìnhtươngtáchay xửlýtheolô v Độưutiêncủatiếntrình v ThờigianđãsửdụngCPU củatiếntrình. v Thờigiancònlạicủatiếntrìnhcầngiảiquyết Điềuphốiđộcquyềnvàkhôngđộcquyền Điềuphốiđộcquyền:TiếntrìnhchiếmCPU đếnkhihoàntấthoặc tựnguyệngiảiphóng. Điềuphốikhôngđộcquyền:Tiếntrìnhcóthểbòtạmdừngbấtcứ khinào. [...]... gian xử lý c u n a u 24 3 3 114 Chương 3: Quản lý tiến trình Ví dụ: chiến lược điều phối RR P1 P2 P3 P1 P1 P1 P1 h T Thời gian chờ trung bình:(0+4+7+6) /3= 5,66ms c u Nhận xét: n a u P1 D g F Giải thuật phụ thuộc vào rất nhiều giá trò t N F t quá nhỏ -> sử dụng CPU kém hiệu quả F t quá lớn -> tăng khả năng hồi đáp, giám khả năng tương tác hệ thống 115 Chương 3: Quản lý tiến trình C Chiến lược Điều phối... lược điều phối FIFO Tiến trình Thời điểm vào P1 0 P2 1 P3 2 Thời gian xử lý N D g c u n a u h T 24 3 3 110 Chương 3: Quản lý tiến trình Ví dụ: chiến lược điều phối FIFO n a u Thứ tự cấp phát: P1 Thời gian chờ: P2 P1 là 0 P3 c u h T D g N P2 là 24 P3 là 27 Thời gian chờ trung bình:(0+24+27) /3= 17ms 111 Chương 3: Quản lý tiến trình Nhận xét: chiến lược điều phối FIFO vThời gian chờ không đạt cực tiểu Có thể... Process2 124 Chương 3: Quản lý tiến trình ĐIỀU KIỆN XẢY RA DEADLOCK Điều kiện mutual exclusion: các tiến trình cần thực hiện loại trừ tương hỗ trên vùng tranh chấp Điều kiện hold & wait: tiến trình đang giữ tài nguyên có thể yêu cầu thêm tài nguyên khác Điều kiện no-preemption: tài nguyên chỉ được giải phóng khi tiến trình dùng xong Điều kiện circular-wait: các tiến trình giữ và đợi tài nguyên tạo thành vòng... u h T D g N Hệ thống phải cấp phát tài nguyên sao cho không rơi vào trạng thái Unsafe 129 Chương 3: Quản lý tiến trình Trạng thái sau là an toàn Tại sao ? Đang mượn Cần tối đa P1 1 4 3 P2 4 6 2 P3 5 8 3 n a u Cần thêm Vôn 12 , còn lại 2 D g c u h T Trạng thái sau là không an toàn Tại sao ? Đang mượn Cần tối đa Cần thêm P1 8 10 2 P2 2 5 3 P3 1 3 2 N Vôn 12 , còn lại 1 130 Chương 3: Quản lý tiến trình... trật tự và chung cấp cho tiến trình theo đúng trật tự đó 127 Chương 3: Quản lý tiến trình Ví dụ Tiến trình Yêu cầu thực tế P1 R6, R4, R1 P2 R2, R5, R4 P3 R3, R7, R1 n a u c u D g P3 P1 P2 R1 R2 R3 N R4 R5 h T R6 R7 128 Chương 3: Quản lý tiến trình Giải thuật nhà băng (Banker’s Algorithm) – Hệ điều hành ~ Nhà Băng – Tiến trình ~ Khách hàng – Tài nguyên ~ Vốn vay Ràng buộc – Yêu cầu vay cực đại £ vốn nhà... T 24 3 3 117 Chương 3: Quản lý tiến trình Ví dụ: chiến lược điều phối Ưu tiên P2 P3 n a u P1 c u h T Thời gian chờ trung bình:(0 +3+ 6) /3= 2ms Nhận xét: Ø Có thể dẫn đến tiến trình có mức ưu tiên cấp thấp chờ vô hạn Ø Khắc phục bộ điều phối tiến hành giảm độ ưu tiên xuống sau mỗi ngắt đồng hồ cho đến khi tiến trình có mức ưu tiên thấp hơn tiến trình kế cận và chuyển D g N CPU 118 Chương 3: Quản lý tiến... dừng n a u h T D g – RAG không còn cạnh: không có deadlock – RAG có chu trình (cycle): deadlock Nhận xét – Phí tổn lớn N 132 Chương 3: Quản lý tiến trình VÍ DỤ 1 : GIẢN ƯỚC RAG P2 P3 R1 P2 R3 P2 P1 P3 D g R1 P4 P1 c u R2 R3 R2 R3 R1 P4 P1 P3 N P2 R2 P3 R1 n a u h T P4 R3 P4 P1 R2 133 ... 8 n a u h T 7 3 120 Chương 3: Quản lý tiến trình Ví dụ: chiến lược điều phối SJF Thứ tự cấp phát: P4 P1 P3 n a u P2 c u h T D g Thời gian chờ trung bình: (3+ 9+16+0)/4=7ms Nhận xét: Ø Cho phép đạt thời gian chờ trung bình là cực tiểu Ø Xác đònh thời gian yêu cầu xử lý còn lại là rất khó khăn: Biểu thức dự đoán t = at + (1 - a )t N n +1 n n 121 Chương 3: Quản lý tiến trình F Chiến lược điều phối nhiều... 112 Chương 3: Quản lý tiến trình B Chiến lược phân phối vòng quay(Round Robin) Nguyên tắc: Danh sách sẵn sàng xử lý là danh sách vòng, bộ điều phối lần lượt cấp phát từng tiến trình trong danh sách khoảng thời gian t.(Giải thuật điều phối không độc quyền) Danh sách sẵn sàng n a u c u N D g h T CPU 1 13 Chương 3: Quản lý tiến trình Ví dụ: chiến lược điều phối RR Tiến trình Thời điểm vào P1 0 P2 1 P3 2... 126 Chương 3: Quản lý tiến trình Cấm điều kiện multual-exclusion ? Cấm điều kiện hold & wait – Tiến trình yêu cầu tất cả tài nguyên một lần – Chỉ được xử lý khi đã đủ tất cả tài nguyên cầøn thiết Cấm điều kiện no-preemption c u n a u h T D g – Nếu yêu cầu tài nguyên không được, tiến trình phải giải phóng tất cả tài nguyên đang giữ và yêu cầu lại Loại bỏ circular-wait N – Sắp xếp tài nguyên theo trật . Thuan 110 Chương3 : Quảnlýtiếntrình Vídụ: chiếnlượcđiềuphốiFIFO 32 P3 31 P2 240P1 ThờigianxửlýThờiđiểmvàoTiếntrình Ng Duc Thuan 111 Chương3 : Quảnlýtiếntrình Vídụ: chiếnlượcđiềuphốiFIFO P1P2P3 Thứtựcấpphát: Thờigianchờ:. bộđiềuphốilầnlượtcấppháttừngtiếntrình trongdanhsáchkhoảngthờigiant.(Giảithuậtđiều phốikhôngđộcquyền) Danhsáchsẵnsàng CPU Ng Duc Thuan 114 Chương3 : Quảnlýtiếntrình Vídụ: chiếnlượcđiềuphốiRR 32 P3 31 P2 240P1 ThờigianxửlýThờiđiểmvàoTiếntrình Ng Duc Thuan 115 Chương3 :. thờigianx lý, yêucầubộ nhớ. Ø Giảithuậtnàycóthểtheonguyêntắcđộcquyền vàkhôngđộcquyền Ng Duc Thuan 117 Chương3 : Quảnlýtiếntrình Vídụ: chiếnlượcđiềuphốiƯutiên 32 P3 31 P2 243P1 Thờigianx lý ộưutiênTiếntrình