Chương 3 lập lịch cho CPU

Chương III LẬP LỊCH CHO CPU Mục tiêu • Giúp sinh viên nắm tầm quan trọng “giờ CPU”, phương pháp, thuật toán lập lịch ccho CPU hệ điều hành nhằm đáp ứng yêu cầu phục vụ tiến trình • Biết công cụ để CPU điều khiển hoạt động tiến trình cách xác Nội dung • Các khái niệm CPU • Các thuật toán lập lịch cho CPU • Khái niệm ngắt phương pháp xử lý ngắt hệ điều hành I CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN I.1 Khái niệm CPU Thời gian mà CPU phục vụ cho tiến trình gọi CPU Mỗi thời điểm định, có tiến trình phân phối CPU để hoạt động I.2 Khái niệm lập lịch cho CPU • Hệ thống thường tổ chức từ trạng thái để ghi nhận tình trạng sử dụng tài nguyên trạng thái tiến trình Các từ trạng thái tổ chức sau: I.2 Khái niệm lập lịch cho CPU • Lập lịch cho CPU tổ chức hàng đợi tiến trình sẵn sàng để phân phối CPU cho chúng dựa độ ưu tiên tiến trình cho hiệu suất sử dụng CPU tối ưu • Mỗi tiến trình trạng thái sẵn sàng gắn thứ tự ưu tiên dựa vào yếu tố sau: Thời điểm hình thành tiến trình, thời gian thực tiến trình, thời gian kết thúc tiến trình I.3 Các phương pháp lập lịch yếu tố đánh giá • Các phương pháp lập lịch thường áp dụng là: – Long-term Scheduler: Áp dụng với tiến trình lập danh sách Spool – Short-term Scheduler: Áp dụng với nhứng tiến trình mà mã nguồn đẩy vào nhớ I.3 Các phương pháp lập lịch yếu tố đánh giá • Các yếu tố để đánh giá PP lập lịch: – Sự công CPU: Dù đến sớm hay muộn, tiến trình phải phân phối CPU – Tận dựng CPU: TG vô ích tốt – Tổng TG thực tiến trình: – Thời gian tiến trình chờ xử lý: – Thời gian đáp ứng: Tính từ có yêu cầu CPU đến đáp ứng II Các Thuật toán lập lịch II.1 First Come First Served (FCFS) • Mọi tiến trình phục vụ theo trình tự xuất khí kết thúc bị ngắt • Ưu điểm: Giờ CPU không bị phân phối lại, chi phí tổ chức thực thấp • Nhược điểm: Thời gian trung bình chờ phục vụ tiến trình Do đó: Thời gian trung bình tăng vô hạn, độ phát tán thời gian thực tiến trình tăng TG chờ trung bình tăng, có tiến trình dài tiến trình khác phải chờ lâu Ví dụ Thời gian trung bình phải chờ 51/3=17 II.2 Shortest Job First (SJF) • Tiến trình tổng thời gian thực ngắn phụ vụ trước TG chờ trung bình 9/3=3 II.2 Shortest Job First (SJF) • Ưu điểm: TG chờ TB ngắn, nhanh chóng loại bỏ tiến trình ngắn-> số lượng tiến trình hàng đợi • Nhược điểm: Phải thực phân phối lại CPU có tiến trình xuất ngắn tiến trình dang thực II.3 Shortest Remain Time (SRT) • Dựa vào thời gian để thực nốt tiến trình, TG này=Tổng thời gian thực tiến trình – TG thực TG thực nốt tiến trình ngắn dược phục vụ trước • Do phải thường xuyên cập nhập thời gian thực tiến trình phân bổ lại CPU II.4 Round Robin (RR) • Mỗi tiến trình phân bố lượng thời gian thực (time quantum) Sau khoảng thời gian đó, tiến trình chưa kết thúc chuyển cuối hàng đợi • Hàng đợi tiến trình tổ chức theo vòng tròn tiến trình đảm bảo phục vụ Nếu tiến trình hình thành, đưa vào hàng đợi vị trí phục vụ Các tiến trình có đồ ưu tiên II.4 Round Robin (RR) • Ưu điểm: Cho phép hệ thống ưu tiên tiến trình ngắn không gây tổn hại cho tiến trình dài • Nhược điểm: Thường xuyên phải phân phối lại CPU, thời gian chờ trung bình lớn Ví dụ TG chờ TB=17/3=5,66 II.5 Multi Level Queue (MLQ) • Dựa vào thông tin người sử dụng cung cấp kết phân tích hệ thống để phân chia độ ưu tiên cho tiến trình II.5 Multi Level Queue (MLQ) • Trên thực tế, cách tổ chức hàng đợi sử dụng phổ biến: – Một cho tiến trình trao đổi vào nhiều – Một cho tiến trình thực tính toán nhiều • Các tiến trình hàng đợi thứ ưu tiên cao phải chờ kết I/O nêu không sử dụng hết hiệu suất CPU II.6 Multi Level Feedback Queues(MLFQ) • Hệ thống tổ chức nhiều hàng đợi Mỗi hàng có độ ưu tiên cách thức tổ chức thực khác Các TT chuyển đổi từ hàng đợi sang hàng khác II.6 Multi Level Feedback Queues(MLFQ) • Các yếu tố cần ý: – Số lượng hàng đợi cho hợp lý – Chọn thuật toán thích hợp cho hàng đợi – Tiêu chuẩn cách thức hạ mức tiến trình – Tiêu chuẩn cách thức nâng mức tiến trình – Tiêu chuẩn cách thức định tiến trình phát sinh vào hàng đợi III Ngắt [...]... Round Robin (RR) • Ưu điểm: Cho phép hệ thống ưu tiên những tiến trình ngắn nhưng không gây tổn hại cho các tiến trình dài • Nhược điểm: Thường xuyên phải phân phối lại giờ CPU, do vậy thời gian chờ trung bình lớn Ví dụ TG chờ TB=17 /3= 5,66 II.5 Multi Level Queue (MLQ) • Dựa vào thông tin do người sử dụng cung cấp và kết quả phân tích của hệ thống để phân chia độ ưu tiên cho các tiến trình II.5 Multi... gian thực hiện ngắn hơn sẽ được phụ vụ trước TG chờ trung bình là 9 /3= 3 II.2 Shortest Job First (SJF) • Ưu điểm: TG chờ TB ngắn, nhanh chóng loại bỏ các tiến trình ngắn-> số lượng tiến trình trong hàng đợi ít • Nhược điểm: Phải thực hiện phân phối lại giờ CPU khi có một tiến trình mới xuất hiện ngắn hơn tiến trình dang thực hiện II .3 Shortest Remain Time (SRT) • Dựa vào thời gian để thực hiện nốt tiến... II.5 Multi Level Queue (MLQ) • Trên thực tế, cách tổ chức 2 hàng đợi được sử dụng phổ biến: – Một cho các tiến trình trao đổi vào ra nhiều – Một cho các tiến trình thực hiện tính toán nhiều • Các tiến trình ở hàng đợi thứ nhất được ưu tiên cao hơn vì phải chờ kết quả I/O nêu không sử dụng hết hiệu suất giờ CPU II.6 Multi Level Feedback Queues(MLFQ) • Hệ thống tổ chức nhiều hàng đợi Mỗi hàng có độ ưu... cách thức tổ chức thực hiện khác nhau Các TT có thể chuyển đổi từ hàng đợi này sang hàng khác II.6 Multi Level Feedback Queues(MLFQ) • Các yếu tố cần chú ý: – Số lượng hàng đợi sao cho hợp lý – Chọn thuật toán thích hợp cho mỗi hàng đợi – Tiêu chuẩn và cách thức hạ mức một tiến trình – Tiêu chuẩn và cách thức nâng mức một tiến trình – Tiêu chuẩn và cách thức chỉ định một tiến trình mới phát sinh vào... này=Tổng thời gian thực hiện tiến trình – TG đã thực hiện TG thực hiện nốt tiến trình ngắn nhất sẽ dược phục vụ trước • Do vậy phải thường xuyên cập nhập thời gian thực hiện tiến trình và phân bổ lại giờ CPU II.4 Round Robin (RR) • Mỗi tiến trình được phân bố một lượng thời gian thực hiện (time quantum) Sau khoảng thời gian đó, nếu tiến trình chưa kết thúc thì nó được chuyển về cuối hàng đợi • Hàng đợi ... chức sau: I.2 Khái niệm lập lịch cho CPU • Lập lịch cho CPU tổ chức hàng đợi tiến trình sẵn sàng để phân phối CPU cho chúng dựa độ ưu tiên tiến trình cho hiệu suất sử dụng CPU tối ưu • Mỗi tiến... • Các thuật toán lập lịch cho CPU • Khái niệm ngắt phương pháp xử lý ngắt hệ điều hành I CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN I.1 Khái niệm CPU Thời gian mà CPU phục vụ cho tiến trình gọi CPU Mỗi thời điểm... nguồn đẩy vào nhớ I .3 Các phương pháp lập lịch yếu tố đánh giá • Các yếu tố để đánh giá PP lập lịch: – Sự công CPU: Dù đến sớm hay muộn, tiến trình phải phân phối CPU – Tận dựng CPU: TG vô ích tốt