Bài giảng Hệ điều hành - Bài 3: Điều phối CPU nêu lên các khái niệm cơ bản, các tiêu chuẩn điều phối, các giải thuật điều phối, điều phối đa bộ xử lý. Với các bạn chuyên ngành Công nghệ thông tin thì đây là tài liệu hữu ích.
Ths Lương Trần Hy Hiến www.hutechos.tk Các khái niệm Các tiêu chuẩn điều phối Các giải thuật điều phối Điều phối đa xử lý www.hutechos.tk Trạng thái tiến trình new: Tiến trình vừa tạo (chạy chương trình) ready: Tiến trình sẵn sàng để chạy (đang chờ cấp CPU) running: Tiến trình chạy (thi hành lệnh) waiting: Tiến trình chờ đợi kiện terminated: Tiến trình kết thúc thi hành lệnh www.hutechos.tk Hàng đợi sẵn sàng Hàng đợi nhập xuất www.hutechos.tk Có nhiều hàng đợi: ready queue: hàng đợi chứa tiến trình sẵn sàng chạy I/O queue: hàng đợi chứa tiến trình sẵn sàng thi hành I/O Lựa chọn tiến trình điều phối tiến trình Tình huống: Có nhiều tiến trình thời điểm có tiến trình thực thi (trạng thái running) Vấn đề: chọn tiến trình để thực thi bước (từ trạng thái ready chuyển sang trạng thái running) Lập lịch thao tác định tiến trình quyền thực thi www.hutechos.tk Một tiến trình có luồng/tiểu trình (HeaveWeight Process) Lưu ý: Hệ điều hành lập lịch mức tiểu trình Các tiến trình độc lập với Khơng có hợp tác, chia sẻ tài nguyên với Các tiến trình hợp tác đồng hóa tiến trình (bài kế) Mơ hình thực thi tiến trình chuỗi thời gian sử dụng CPU I/O xen kẽ Chỉ tập trung vào lập lịch cho thời gian CPU www.hutechos.tk Điều phối CPU thành công phụ thuộc vào việc thực thi tiến trình theo chu kỳ (CPU chờ nhập/xuất) Chương trình sử dụng CPU khoảng thời gian Sau thi hành thao tác I/O Tiếp tục sử dụng CPU, www.hutechos.tk Bộ định thời CPU chọ tiến trình để CPU thực thi RAM CPU DISK Hàng đợi sẵn sàng Bộ định thời cơng việc chọn tiến trình đưa vào hệ thống Hàng đợi nhập/xuất www.hutechos.tk 10 new jobs quantum=10 terminated quantum=20 quantum=40 FCFS 48 www.hutechos.tk 48 Độ ưu tiên ngầm định mơ hình Rất linh hoạt Tình trạng đói CPU có Nhiều cơng việc ngắn vào => cơng việc dài bị “đói” Giải pháp: Để nguyên Lão hóa (aging) 49 www.hutechos.tk 49 Độ ưu tiên gán với tiến trình CPU cấp phát tới tiến trình có độ ưu tiên cao Các tiến trình có độ ưu tiên điều phối theo FCFS Giải thuật SJF giải thuật ưu tiên đơn giản độ ưu tiên nghịch đảo với chu kỳ CPU đoán Chu kỳ CPU lớn có độ ưu tiên thấp ngược lại www.hutechos.tk 50 Tiến trình Thời gian xử lý Độ ưu tiên P1 10 P2 1 P3 P4 P5 www.hutechos.tk 51 www.hutechos.tk 52 Một tiến trình chấm dứt hoạt động chuyển sang trạng thái hết thời gian đến thời điểm truy xuất Ví dụ cho tiến trình A(10,2,2) (thời gian hoạt động 10, thời điểm bắt đầu IO sau bắt đầu tiến trình; thời gian IO 2) B(8,2,2) Hỏi A B trạng thái theo FCFS lúc 9,32? A running B ready AR AR AIO BR AIO BR AR BIO AR BIO AR AR AR 10 AR 53 www.hutechos.tk 53 Tại thời điểm m có tiến trình: A running xong q B IO xong thứ tự đưa vào hàng đợi B trước A sau Tại thời điểm m A running xong q A đến thời điểm bắt đầu IO thời điểm IO đưa vào chu kỳ sau Ví dụ cho tiến trình A(10,2,2) (thời gian 10 hoạt động, thời điểm bắt đầu IO sau bắt đầu tiến trình; thời gian IO bắt đầu IO) B(9,3,2) Hỏi A B trạng thái theo RR với q=2 lúc 9,82? 54 www.hutechos.tk 54 A running xong q B IO xong thứ tự đưa vào hàng đợi B trước A sau A running xong q A đến thời điểm bắt đầu IO thời điểm IO đưa vào chu kỳ sau Ví dụ A(10,2,2) B(9,3,2) Trạng thái theo RR với q=2 lúc 9,82? B running A ready 10 AR AR BR BR AIO BR AIO AR BIO AR BIO BR BR 55 Nếu máy có nhiều CPU, vấn đề điều phối CPU phức tạp Nhiều khả thử nghiệm > khơng có giải pháp tốt www.hutechos.tk 56 Tiến trình = thể việc thi hành chương trình Đa chương = nhiều tiến trình thi hành Tại thời điểm có tiến trình trạng thái thi hành Lập lịch = định tiến trình chuyển trạng thái từ sẵn sàng sang chạy 57 www.hutechos.tk 57 FCFS: Vào trước cấp phát CPU trước Ưu: đơn giản Khuyết: tiến trình ngắn chờ tiến trình dài Round Robin: Cấp tiến trình khoảng thời gian định trước (quantumn) nhận CPU Ưu: Các tiến trình ngắn kết thúc nhanh chóng Khuyết: tiến trình có thời gian sử dụng CPU gần khơng hiệu 58 www.hutechos.tk 58 SJF/SRTF: Cấp phát cho tiến trình có thời gian thi hành/thời gian cịn lại Ưu: thời gian phản hồi trung bình tốt Khuyết: khó dự đốn thời gian sử dụng CPU, không công Multi-level feedback: sử dụng nhiều hàng đợi với độ ưu tiên khác Tự động chuyển đổi mức độ ưu tiên tiến trình 59 www.hutechos.tk 59 Bài tập 4, trang 97, Giáo trình HĐH, HUTECH Cho A (10,0,4), B(8,2,1) C(9,1,2) Hỏi T=11,32 A, B, C trạng thái theo FCFS? Cho A (10,1,2), B(10,3,2) C(10,0,2) Hỏi T=9,82 A, B, C trạng thái theo RR với q=2? 60 www.hutechos.tk 60 Bài giảng có tham khảo từ: Slide Bài giảng Hệ điều hành, ĐH KHTN TpHCM Slide Bài giảng Hệ điều hành, ĐH CNTT www.hutechos.tk 61 www.hutechos.tk 62 ... 153 Thời gian chờ P1=(6 8-2 0)+(11 2-8 8)=72 P2=(2 0-0 )=20 P3=(2 8-0 )+(8 8-4 8)+(12 5-1 08)=85 P4=(4 8-0 )+(10 8-6 8)=88 Thời gian chờ trung bình = (72+20+85+88)/4=66¼ Thời gian hồn thành trung bình = (125+28+153+112)/4... trước (first come first served - FCFS) Ưu tiên công việc ngắn (shortest job first SJF) Điều phối theo độ ưu tiên (priority-scheduling) Điều phối luân phiên (round robin - RR) Hàng đợi nhiều cấp (multilevel... thời gian sử dụng CPU I/O xen kẽ Chỉ tập trung vào lập lịch cho thời gian CPU www.hutechos.tk Điều phối CPU thành công phụ thuộc vào việc thực thi tiến trình theo chu kỳ (CPU chờ nhập/xuất)