Prozessplanung im Betriebssystem: Langzeit-, Mittel- und Kurzzeitplanung
Nathaniel Brooks
⚡ Intelligente Zusammenfassung
Die Prozessplanung ist eine Aufgabe des Betriebssystems, die Prozesse in ihren Zuständen „Bereit“, „Wartend“ und „Ausgeführt“ verwaltet. Sie weist jedem Prozess CPU-Zeit zu, sorgt für eine optimale CPU-Auslastung und reduziert die Antwortzeit mithilfe von Langzeit-, Mittelzeit- und Kurzzeit-Schedulern.
Was ist Prozessplanung?
Prozessplanung ist eine Betriebssystemaufgabe, die Prozesse in verschiedenen Zuständen wie bereit, wartend und laufend plant.
Die Prozessplanung ermöglicht es dem Betriebssystem, jedem Prozess ein Zeitintervall für die CPU-Ausführung zuzuweisen. Ein weiterer wichtiger Grund für die Verwendung eines Prozessplanungssystems ist die kontinuierliche Auslastung der CPU. Dadurch wird eine minimale Antwortzeit für Programme erreicht.
Prozessplanungswarteschlangen
Prozessplanungswarteschlangen ermöglichen die Verwaltung einer separaten Warteschlange für jeden Prozesszustand und jede Prozesskomponentenkette (PCB). Alle Prozesse desselben Ausführungszustands werden in derselben Warteschlange platziert. Daher muss bei jeder Zustandsänderung eines Prozesses dessen Prozesskomponentenkette aus der bestehenden Warteschlange entfernt und in die neue Zustandswarteschlange verschoben werden.
Es gibt drei Arten von Betriebssystemwarteschlangen:
- Auftragswarteschlange – Es hilft Ihnen, alle Prozesse im System zu speichern.
- Bereite Warteschlange – Mit dieser Art von Warteschlange können Sie jeden im Hauptspeicher befindlichen Prozess so einrichten, dass er bereit ist und auf die Ausführung wartet.
- Gerätewarteschlangen – Es handelt sich um einen Prozess, der aufgrund des Fehlens eines E/A-Geräts blockiert ist.
Im obigen Diagramm:
- Ein Rechteck stellt eine Warteschlange dar.
- Ein Kreis kennzeichnet die Ressource.
- Ein Pfeil zeigt den Ablauf des Prozesses an.
- Jeder neue Prozess wird zunächst in die Warteschlange „Bereit“ eingereiht. Dort wartet er, bis er zur Ausführung ausgewählt oder gestartet wird.
- Einem der Prozesse wurde die CPU zugewiesen und er wird ausgeführt.
- Der Prozess sollte eine E/A-Anforderung auslösen.
- Anschließend sollte es in die E/A-Warteschlange gestellt werden.
- Der Prozess sollte einen neuen Unterprozess erzeugen.
- Der Prozess sollte auf seine Beendigung warten.
- Es sollte aufgrund einer Interruptanforderung zwangsweise von der CPU entfernt werden. Sobald der Interrupt abgeschlossen ist, sollte es wieder in die Warteschlange für bereite Prozesse eingereiht werden.
Zwei-Staaten-Prozessmodell
Zwei-Zustands-Prozessmodelle sind:
- Laufstatus
- Nicht ausgeführter Status
Laufen
Im Betriebssystem, wann immer ein neuer Prozess erstellt wird, wird er in das System eingegeben, das ausgeführt werden soll.
Nicht laufen
Die nicht laufenden Prozesse werden in einer Warteschlange gespeichert und warten auf ihre Ausführung. Jeder Eintrag in der Warteschlange verweist auf einen bestimmten Prozess.
Planungsziele
Hier sind die wichtigsten Ziele der Prozessplanung:
- Maximieren Sie die Anzahl interaktiver Benutzer innerhalb akzeptabler Reaktionszeiten.
- Erzielen Sie ein Gleichgewicht zwischen Reaktion und Nutzung.
- Vermeiden Sie unbestimmte Verschiebungen und setzen Sie Prioritäten durch.
- Es sollte auch auf die Prozesse verwiesen werden, die die Schlüsselressourcen enthalten.
Art der Prozessplaner
Ein Scheduler ist eine Art Systemsoftware, mit der Sie die Prozessplanung durchführen können.
Es gibt hauptsächlich drei Arten von Prozessplanern:
- Langzeitplaner
- Kurzzeitplaner
- Mittelfristiger Planer
Langzeitplaner
Der Langzeitplaner ist auch bekannt als JobplanerDieser Scheduler steuert das Programm, wählt Prozesse aus der Warteschlange aus und lädt sie zur Ausführung in den Speicher. Er regelt außerdem den Grad der Multiprogrammierung.
Das Hauptziel dieses Scheduler-Typs ist jedoch, eine ausgewogene Mischung aus Aufgaben wie Prozessor- und E/A-Aufgaben zu bieten, die die Verwaltung von Multiprogrammierung ermöglicht.
Mittelfristiger Planer
Die mittelfristige Planung ist ein wichtiger Bestandteil tauschenpingEs ermöglicht die Verwaltung ausgelagerter Prozesse. In diesem Scheduler kann ein laufender Prozess angehalten werden, was eine E/A-Anforderung auslöst.
Ein laufender Prozess kann angehalten werden, wenn er eine E/A-Anforderung stellt. Ein angehaltener Prozess kann nicht mehr abgeschlossen werden. Um den Prozess aus dem Speicher zu entfernen und Platz für andere Prozesse zu schaffen, sollte er auf einen Sekundärspeicher ausgelagert werden.
Kurzzeitplaner
Kurzfristige Terminplanung wird auch als … bezeichnet. CPU-SchedulerDas Hauptziel dieses Schedulers ist die Optimierung der Systemleistung anhand festgelegter Kriterien. Er hilft Ihnen, aus einer Gruppe von ausführungsbereiten Prozessen den passenden Prozess auszuwählen und ihm die CPU zuzuweisen. Der Dispatcher übergibt die CPU-Kontrolle an den vom Kurzzeit-Scheduler ausgewählten Prozess.
Unterschied zwischen Planern
Langfristig vs. Kurzfristig vs. Mittelfristig:
| Langfristig | Kurzfristig | Mittelfristig |
|---|---|---|
| Long-term wird auch als Jobplaner bezeichnet. | Der Kurzzeit-Scheduler wird auch als CPU-Scheduler bezeichnet. | Mittelfristige Transaktionen werden auch als Swap bezeichnet.ping Planer. |
| In einem Time-Sharing-System ist es entweder nicht vorhanden oder minimal. | Es ist in der Time-Sharing-Reihenfolge unbedeutend. | Dieser Planer ist ein Element von Timesharing-Systemen. |
| Die Geschwindigkeit ist im Vergleich zum Kurzzeitplaner geringer. | Die Geschwindigkeit ist im Vergleich zum kurzfristigen und mittelfristigen Planer am schnellsten. | Es bietet mittlere Geschwindigkeit. |
| Ermöglicht es Ihnen, Prozesse aus dem Lastpool auszuwählen und wieder in den Speicher zu laden. | Es werden nur Prozesse ausgewählt, die sich im ausführungsbereiten Zustand befinden. | Es hilft Ihnen, Prozesse zurück in den Speicher zu senden. |
| Bietet volle Kontrolle. | Bietet weniger Kontrolle. | Verringert das Ausmaß der Multiprogrammierung. |
Was ist Kontextwechsel?
Es handelt sich um eine Methode zum Speichern und Wiederherstellen des CPU-Zustands auf der Leiterplatte, sodass die Prozessausführung zu einem späteren Zeitpunkt an derselben Stelle fortgesetzt werden kann. Die Kontextwechselmethode ist für ein Multitasking-Betriebssystem von großer Bedeutung.
