CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG
2.3. ĐIỀU ĐỘ TIẾN TRÌNH 57
2.3.2. Các dạng điều độ 58
Điều độ dài hạn và ngắn hạn
Trong một số hệ thống, điều độ tiến trình được phân chia thành một số mức khác nhau, bao
gồm: điều độ dài hạn, điều độ trung hạn, và điều độ ngắn hạn. Theo như tên gọi, điều độ dài hạn được thực hiện cho những khoảng thời gian dài và ít diễn ra nhất. Ngược lại, điều độ ngắn hạn diễn ra thường xuyên, điều độ trung hạn chiếm vị trí ở giữa.
Điều độ dài hạn được thực hiện khi mới tạo ra tiến trình. Hệ điều hành quyết định xem
tiến trình có được thêm vào danh sách đang hoạt động hay không. Nếu được chấp nhận, trong hệ thống sẽ thêm tiến trình mới. Ngược lại, tiến trình sẽ phải chờ tới thời điểm khác để được tạo ra và thực hiện. Điều độ dài hạn ảnh hưởng tới mức độ đa chương trình, tức là số lượng
tiến trình tối đa trong hệ thống. Trong máy tính cá nhân, người dùng ít cảm nhận được ảnh
hưởng của điều độ dài hạn do hầu hết tiến trình đều được chấp nhận tạo mới. Đối với những máy tính lớn được sử dụng chung, điều độ dài hạn đóng vai trò quan trọng và rõ ràng hơn.
Điều độ trung hạn là quyết định tiến trình có được cấp bộ nhớ để thực hiện không. Để
thực hiện được, tiến trình cần được tải vào bộ nhớ hồn tồn, hoặc một phần nếu sử dụng bộ nhớ ảo. Trong một số trường hợp như khi mới khởi tạo và bộ nhớ được nạp trang theo nhu cầu (xem phần kỹ thuật nạp trang trong chương sau), hay khi tiến trình bị trao đổi ra đĩa
(swapping) để nhường chỗ cho tiến trình khác, hệ điều hành cần quyết định có cho phép tải
tiến trình vào bộ nhớ để thực hiện khơng. Điều độ trung hạn cũng ảnh hưởng tới mức độ đa
chương trình và được quyết định dựa trên mức độ ưu tiên cùng tình trạng hệ thống. Các tiến trình đã được tạo mới và được tải vào bộ nhớ do kết quả điều độ dài hạn và trung hạn được
xếp vào hàng đời để điều độ ngắn hạn.
Điều độ ngắn hạn là quyết định tiến trình nào được cấp CPU để thực hiện. Việc điều độ
ngắn hạn được thực đối với những tiến trình đang ở trạng thái sẵn sàng. Hệ điều hành lựa
chọn một tiến trình đang trong bộ nhớ và sẵn sàng thực hiện để cấp phát CPU. Việc lựa chọn tiến trình được thực hiện theo một thuật tốn nào đó.
Các dạng điều độ gắn liền với việc chuyển tiến trình tự trạng thái này sang trạng thái
khác. Hình 2.9 minh họa quan hệ giữa trạng thái tiến trình và ba dạng điều độ trên.
Trong các phần tiếp theo, chúng ta chỉ xem xét vấn đề điều độ ngắn hạn. Vì vậy, nếu khơng nói gì thêm, điều độ tiến trình được hiểu là điều độ ngắn hạn hay điều độ CPU.
Hình 2.9: Các dạng điều độ
Điều độ có phân phối lại
Tùy thuộc vào việc hệ điều hành có thể thực hiện điều độ khi một tiến trình đang sử
dụng CPU hay không, ta phân biệt điều độ không phân phối lại (nonpreemptive) và điều độ
có phân phối lại (preemptive).
Điều độ có phân phối lại là kiểu điều độ trong đó hệ điều hành có thể sử dụng cơ chế
ngắt để thu hồi CPU của một tiến trình đang trong trạng thái chạy, tức là tiến trình đang sử
dụng CPU để thực hiện lệnh của mình. Với kiểu điều độ này, hệ điều hành có thể phân phối
lại CPU một cách chủ động, không cần chờ cho tới khi tiến trình đang chạy kết thúc hoặc
chuyển sang trạng thái chờ đợi.
Điều độ không phân phối lại là kiểu điều độ trong đó tiến trình đang ở trạng thái chạy sẽ
được sử dụng CPU cho đến khi xảy ra một trong các tình huống sau: tiến trình kết thúc, hoặc
tiến trình phải chuyển sang trạng thái chờ đợi do thực hiện yêu cầu vào/ra hoặc lời gọi hệ
thống, hoặc chờ đợi tín hiệu đồng bộ từ tiến trình khác. Điều độ khơng phân phối lại cịn gọi lại điều độ hợp tác (cooperative), do việc điều độ chỉ có thể thực hiện khi tiến trình thể hiện thái độ hợp tác và nhường lại CPU do không cần dùng nữa. Trong trường hợp tiến trình
khơng hợp tác và chiếm CPU vơ hạn, ví dụ khi sử dụng vịng lặp vơ hạn khơng chứa lời gọi hệ thống, các tiến trình khác sẽ không bao giờ được cấp CPU.
Các phiên bản đầu tiên của Windows là Windows 3.x sử dụng điều độ không phân phối lại. Windows 95, NT và các phiên bản sau sử dụng điều độ có phân phối lại, cho phép thực hiện đa chương trình và chia sẻ thời gian đúng nghĩa và tin cậy hơn.
So với điều độ khơng phân phối lại, điều độ có phân phối lại có nhiều ưu điểm hơn do hệ điều hành chủ động hơn, không phụ thuộc vào hoạt động của tiến trình. Chỉ có điều độ
phân phối lại mới đảm bảo chia sẻ thời gian thực sự. Tuy nhiên, điều độ có phân phối lại địi hỏi phần cứng phải có bộ định thời gian (timer) và một số hỗ trợ khác.
Bên cạnh đó, điều độ có phân phối lại cũng làm cho vấn đề quản lý tiến trình phức tạp hơn, đặc biệt trong trường hợp các tiến trình chia sẻ dữ liệu dùng chung hoặc có cạnh tranh về
Mới khởi tạo Sẵn sàng Chạy Kết thúc Chờ đợi Điều độ ngắn hạn Điều độ trung hạn Điều độ dài hạn
tài ngun. Lấy ví dụ hai tiến trình cùng sử dụng một mảng dữ liệu chung. Do có phân phối lại, CPU có thể được thu hồi từ tiến trình thứ nhất để cấp cho tiến trình thứ hai khi chưa tiến trình thứ nhất chưa cập nhật xong dữ liệu. Nếu tiến trình thứ hai đọc dữ liệu khi đó sẽ nhận
được dữ liệu khơng nhất quán.