CPU Zamanlama Algorithms in OperaAyarlama Sistemleri

By: Nathaniel Brooks Nathaniel Brooks
Hours GรผncellenmiลŸ

โšก Akฤฑllฤฑ ร–zet

CPU zamanlamasฤฑ, iลŸletim sisteminin bir sonraki รงalฤฑลŸtฤฑracaฤŸฤฑ hazฤฑr iลŸlemi belirler.ping ฤฐลŸlemci meลŸgul ve ฤฐlk Gelen ฤฐlk Hizmet, En Kฤฑsa ฤฐลŸ ร–nce, ร–ncelik ve Sฤฑrayla ฤฐลŸleme gibi algoritmalar aracฤฑlฤฑฤŸฤฑyla performansฤฑ iyileลŸtiriyor.

  • ๐Ÿ”„ Tanฤฑm: CPU zamanlama, CPU'nun normalde boลŸta kalacaฤŸฤฑ durumlarda hazฤฑr kuyruktan bir iลŸlem seรงer.
  • ๐Ÿ‡ง๐Ÿ‡ท Tรผrleri: ร–ncelikli zamanlama, รงalฤฑลŸan bir gรถrevi kesintiye uฤŸratabilirken, รถnceliksiz zamanlama ise gรถrevin iลŸlemciyi serbest bฤฑrakmasฤฑnฤฑ bekler.
  • ๐Ÿ“Š Kriterleri: ฤฐyi algoritmalar, bekleme, yanฤฑt ve iลŸlem sรผrelerini en aza indirirken, iลŸlemci kullanฤฑmฤฑnฤฑ ve verimliliฤŸi en รผst dรผzeye รงฤฑkarฤฑr.
  • ๐Ÿงฎ Algorithms: FCFS, SJF, En Kฤฑsa Kalan Sรผre, ร–ncelik, Sฤฑra Tabanlฤฑ Sฤฑralama ve ร‡ok Seviyeli Kuyruk yรถntemlerinin her biri farklฤฑ iลŸ yรผklerine uygundur.
  • ๐Ÿšฆ Gรถnderici: DaฤŸฤฑtฤฑcฤฑ, seรงilen iลŸleme CPU kontrolรผnรผ devreden baฤŸlam deฤŸiลŸtirme iลŸlemini gerรงekleลŸtirir.
  • ๐Ÿค– Yapay Zeka Aรงฤฑsฤฑ: Makine รถฤŸrenimi zamanlama kararlarฤฑnฤฑ optimize ederken, Copilot da zamanlayฤฑcฤฑ algoritmalarฤฑnฤฑn kodlanmasฤฑna ve test edilmesine yardฤฑmcฤฑ olur.
Devamฤฑnฤฑ Oku

CPU Zamanlama Algorithms in OperaAyarlama Sistemleri

CPU Planlama nedir?

CPU Zamanlama CPU zamanlama, bir iลŸlem beklemede iken hangi iลŸlemin CPU'yu kullanacaฤŸฤฑnฤฑ belirleme iลŸlemidir. CPU zamanlamasฤฑnฤฑn temel gรถrevi, CPU boลŸta kaldฤฑฤŸฤฑnda iลŸletim sisteminin, yรผrรผtme iรงin hazฤฑr kuyrukta bulunan iลŸlemlerden en az birini seรงmesini saฤŸlamaktฤฑr. Seรงim iลŸlemi, bellekte yรผrรผtmeye hazฤฑr olan iลŸlemlerden birini seรงen CPU zamanlayฤฑcฤฑsฤฑ tarafฤฑndan gerรงekleลŸtirilir.

CPU Planlama Tรผrleri

ฤฐลŸte iki tรผr planlama yรถntemi:

CPU Planlama Tรผrleri

ร–nleyici Planlama

ร–ncelikli planlamada, gรถrevler รงoฤŸunlukla รถnceliklerine gรถre atanฤฑr. Bazen, daha dรผลŸรผk รถncelikli bir gรถrev hala รงalฤฑลŸฤฑyor olsa bile, daha yรผksek รถncelikli bir gรถrevi daha dรผลŸรผk รถncelikli bir gรถrevden รถnce รงalฤฑลŸtฤฑrmak รถnemlidir. Daha dรผลŸรผk รถncelikli gรถrev bir sรผre bekler ve daha yรผksek รถncelikli gรถrevin yรผrรผtรผlmesi tamamlandฤฑฤŸฤฑnda devam eder.

ร–nleyici Olmayan Planlama

Bu tรผr zamanlama yรถnteminde, CPU belirli bir iลŸleme tahsis edilir. CPU'yu meลŸgul eden iลŸlem, baฤŸlam deฤŸiลŸtirerek veya sonlanarak CPU'yu serbest bฤฑrakฤฑr. ร–ncelikli zamanlama gibi รถzel donanฤฑma (รถrneฤŸin, zamanlayฤฑcฤฑya) ihtiyaรง duymadฤฑฤŸฤฑ iรงin รงeลŸitli donanฤฑm platformlarฤฑnda kullanฤฑlabilen tek yรถntemdir.

Planlamada รถncelikli (preemptive) veya รถncelikli olmayan (nonpreemptive) durumlar ne zaman geรงerlidir?

Planlamanฤฑn รถncelikli mi yoksa รถnceliksiz mi olduฤŸunu belirlemek iรงin ลŸu dรถrt parametreyi gรถz รถnรผnde bulundurun:

  1. Bir sรผreรง รงalฤฑลŸma durumundan bekleme durumuna geรงer.
  2. Belirli bir iลŸlem, รงalฤฑลŸma durumundan hazฤฑr durumuna geรงer.
  3. Belirli bir iลŸlem bekleme durumundan hazฤฑr durumuna geรงer.
  4. Bir iลŸlem yรผrรผtmesini tamamlar ve sona erer.

Yalnฤฑzca 1 ve 4 numaralฤฑ koลŸullar geรงerliyse, planlamaya รถnceliksiz planlama denir. DiฤŸer tรผm planlama durumlarฤฑ รถncelikli planlamadฤฑr.

CPU Planlamasฤฑyla ฤฐlgili ร–nemli Terminolojiler

  • Patlama Sรผresi/Yรผrรผtme Sรผresi: Bir iลŸlemin yรผrรผtรผlmesini tamamlamasฤฑ iรงin gereken sรผre. Buna รงalฤฑลŸma sรผresi de denir.
  • VarฤฑลŸ zamanฤฑ: Bir iลŸlemin hazฤฑr duruma geรงtiฤŸi zaman.
  • Bitirme zamanฤฑ: Bir iลŸlemin tamamlanฤฑp sistemden รงฤฑktฤฑฤŸฤฑ zaman.
  • ร‡oklu programlama: Bellekte aynฤฑ anda bulunabilecek รงok sayฤฑda program.
  • Meslekler: Kullanฤฑcฤฑ etkileลŸimi gerektirmeyen bir program tรผrรผ.
  • Kullanฤฑcฤฑ: Kullanฤฑcฤฑ etkileลŸimi iรงeren bir program tรผrรผ.
  • Proses: Hem iลŸ hem de kullanฤฑcฤฑ iรงin kullanฤฑlan referans.
  • CPU/IO patlama dรถngรผsรผ: ฤฐลŸlemci ve giriลŸ/รงฤฑkฤฑลŸ (I/O) faaliyetleri arasฤฑnda geรงiลŸ yapan iลŸlem yรผrรผtmesini karakterize eder. ฤฐลŸlemci sรผreleri genellikle I/O sรผrelerinden daha kฤฑsadฤฑr.

CPU Planlama Kriterleri

Bir CPU planlama algoritmasฤฑ aลŸaฤŸฤฑdakileri en รผst dรผzeye รงฤฑkarmaya ve en aza indirmeye รงalฤฑลŸฤฑr:

CPU Planlama Kriterleri

Maksimuma รงฤฑkarmak

CPU kullanฤฑmฤฑ: CPU kullanฤฑm oranฤฑ, iลŸletim sisteminin CPU'nun mรผmkรผn olduฤŸunca meลŸgul kalmasฤฑnฤฑ saฤŸlamasฤฑ gereken temel gรถrevdir. Bu oran %0 ile %100 arasฤฑnda deฤŸiลŸebilir. Ancak, gerรงek zamanlฤฑ iลŸletim sistemleri (RTOS) iรงin bu oran, dรผลŸรผk seviyeli bir sistemde %40'tan yรผksek seviyeli bir sistemde %90'a kadar deฤŸiลŸebilir.

รœretilen: Birim zamanda tamamlanan iลŸlem sayฤฑsฤฑ, verimlilik olarak bilinir. Dolayฤฑsฤฑyla, CPU bir iลŸlemi yรผrรผtmekle meลŸgul olduฤŸunda, iลŸ yapฤฑlฤฑyor demektir ve birim zamanda tamamlanan iลŸe verimlilik denir.

Azaltmak

Bekleme sรผresi: Bekleme sรผresi, belirli bir iลŸlemin hazฤฑr bekleme kuyruฤŸunda beklemesi gereken sรผredir.

Tepki Sรผresi: Bu, talebin gรถnderildiฤŸi andan ilk yanฤฑtฤฑn verildiฤŸi ana kadar geรงen sรผredir.

Geri DรถnรผลŸ Sรผresi: ฤฐลŸlem tamamlama sรผresi, belirli bir iลŸlemin yรผrรผtรผlmesi iรงin geรงen sรผredir. BelleฤŸe eriลŸmek iรงin bekleme, kuyrukta bekleme ve iลŸlemcide yรผrรผtme iรงin harcanan toplam sรผredir. ฤฐลŸlemin gรถnderilme zamanฤฑ ile tamamlanma zamanฤฑ arasฤฑndaki sรผre, iลŸlem tamamlama sรผresidir.

Aralฤฑk Zamanlayฤฑcฤฑsฤฑ

Zamanlayฤฑcฤฑ kesintisi, รถnleme ile yakฤฑndan ilgili bir yรถntemdir. Belirli bir iลŸlem CPU tahsisini aldฤฑฤŸฤฑnda, bir zamanlayฤฑcฤฑ belirli bir aralฤฑฤŸa ayarlanabilir. Hem zamanlayฤฑcฤฑ kesintisi hem de รถnleme, bir iลŸlemi CPU patlamasฤฑ tamamlanmadan CPU'yu geri dรถndรผrmeye zorlar.

ร‡oฤŸu รงok programlฤฑ iลŸletim sistemi, bir iลŸlemin sistemi sonsuza dek meลŸgul etmesini รถnlemek iรงin bir tรผr zamanlayฤฑcฤฑ kullanฤฑr.

Dispatcher nedir?

DaฤŸฤฑtฤฑcฤฑ, iลŸlemcinin kontrolรผnรผ iลŸleme saฤŸlayan bir modรผldรผr. DaฤŸฤฑtฤฑcฤฑ hฤฑzlฤฑ olmalฤฑdฤฑr, bรถylece her baฤŸlam deฤŸiลŸtirme iลŸleminde รงalฤฑลŸabilir. DaฤŸฤฑtฤฑm gecikmesi, iลŸlemci zamanlayฤฑcฤฑsฤฑnฤฑn bir iลŸlemi durdurup diฤŸerini baลŸlatmasฤฑ iรงin gereken sรผredir.

DaฤŸฤฑtฤฑmcฤฑ tarafฤฑndan gerรงekleลŸtirilen iลŸlevler:

  • BaฤŸlam deฤŸiลŸtirme.
  • Kullanฤฑcฤฑ moduna geรงiliyor.
  • Yeni yรผklenen programda doฤŸru konuma taลŸฤฑnma.

CPU Planlama Tรผrleri Algorithms

Esas olarak altฤฑ tรผr vardฤฑr sรผreรง planlama algoritmalarฤฑ:

  1. ฤฐlk Gelen ฤฐlk Servis (FCFS)
  2. En Kฤฑsa ฤฐลŸ ร–ncelikli (SJF) Planlama
  3. Kalan En Kฤฑsa Sรผre
  4. ร–ncelikli Planlama
  5. Yuvarlak Robin Planlama
  6. ร‡ok Dรผzeyli Kuyruk Planlama

ร‡izelgeleme Algorithms

ร‡izelgeleme Algorithms

ร–nce gelen alฤฑr

FCFS'nin aรงฤฑlฤฑmฤฑ ลŸudur: ร–nce gelen alฤฑrBu, en kolay ve en basit CPU zamanlama algoritmasฤฑdฤฑr. Bu algoritma tรผrรผnde, CPU'yu talep eden iลŸlem, CPU tahsisini ilk รถnce alฤฑr. Bu zamanlama yรถntemi, FIFO kuyruฤŸu ile yรถnetilebilir.

Bir iลŸlem hazฤฑr kuyruฤŸuna girdiฤŸinde, PCB'si (ฤฐลŸlem Kontrol BloฤŸu) kuyruฤŸun sonuna baฤŸlanฤฑr. Bu nedenle, CPU boลŸaldฤฑฤŸฤฑnda, kuyruฤŸun baลŸฤฑndaki iลŸleme atanmalฤฑdฤฑr.

FCFS Yรถnteminin ร–zellikleri

  • Bu, รถnceliklendirme gerektirmeyen bir zamanlama algoritmasฤฑdฤฑr.
  • ฤฐลŸler her zaman ilk gelene ilk hizmet esasฤฑna gรถre gerรงekleลŸtirilir.
  • Uygulamasฤฑ ve kullanฤฑmฤฑ kolaydฤฑr.
  • Ancak bu yรถntemin performansฤฑ zayฤฑftฤฑr ve genel bekleme sรผresi oldukรงa yรผksektir.

ฤฐLGฤฐLฤฐ MAKALELER

Kalan En Kฤฑsa Sรผre

SRT'nin aรงฤฑlฤฑmฤฑ En Kฤฑsa Kalan Sรผre'dir. Ayrฤฑca SJF (รถncelikli planlama) olarak da bilinir. Bu yรถntemde, iลŸlem, tamamlanmasฤฑna en yakฤฑn olan gรถreve atanฤฑr. Bu yรถntem, daha yeni hazฤฑr durumdaki bir iลŸlemin daha eski bir iลŸlemin tamamlanmasฤฑnฤฑ geciktirmesini รถnler.

SRT Planlama Yรถnteminin ร–zellikleri

  • Bu yรถntem รงoฤŸunlukla kฤฑsa sรผreli iลŸlere รถncelik verilmesi gereken toplu iลŸlem ortamlarฤฑnda uygulanฤฑr.
  • Gerekli iลŸlemci sรผresinin bilinmediฤŸi paylaลŸฤฑmlฤฑ bir sistemde bu yรถntemi uygulamak ideal deฤŸildir.
  • Her iลŸlem, bir sonraki CPU patlamasฤฑnฤฑn sรผresiyle iliลŸkilidir; bu nedenle iลŸletim sistemi, iลŸlemi mรผmkรผn olan en kฤฑsa sรผrede planlamak iรงin bu sรผreleri kullanฤฑr.

ร–nceliฤŸe Dayalฤฑ Planlama

ร–ncelikli Planlama Bu, รถnceliklere dayalฤฑ olarak sรผreรงleri planlama yรถntemidir. Bu yรถntemde, planlayฤฑcฤฑ, รผzerinde รงalฤฑลŸฤฑlacak gรถrevleri รถnceliklerine gรถre seรงer.

ร–nceliklendirme planlamasฤฑ, iลŸletim sisteminin รถncelik atamalarฤฑnฤฑ gerรงekleลŸtirmesine de yardฤฑmcฤฑ olur. Daha yรผksek รถnceliฤŸe sahip iลŸlemler รถnce yรผrรผtรผlรผrken, eลŸit รถnceliฤŸe sahip iลŸler sฤฑrayla veya ilk gelen ilk รงฤฑkar (FCFS) esasฤฑna gรถre yรผrรผtรผlรผr. ร–ncelik, bellek gereksinimlerine, zaman gereksinimlerine ve diฤŸer faktรถrlere gรถre belirlenebilir.

Round-Robin Planlama

Yuvarlak robin En eski ve en basit zamanlama algoritmalarฤฑndan biridir. Bu algoritmanฤฑn adฤฑ, her kiลŸinin sฤฑrayla bir ลŸeyden eลŸit pay aldฤฑฤŸฤฑ "dรถnรผลŸรผmlรผ daฤŸฤฑtฤฑm" ilkesinden gelir. ร‡oฤŸunlukla รงoklu gรถrev sistemlerinde zamanlama iรงin kullanฤฑlฤฑr. Bu yรถntem, sรผreรงlerin aรงlฤฑk olmadan yรผrรผtรผlmesini saฤŸlamaya yardฤฑmcฤฑ olur.

Round-Robin Planlamanฤฑn ร–zellikleri

  • Round robin, zamanlama prensibine dayalฤฑ hibrit bir modeldir.
  • Bir gรถrevin iลŸlenmesi iรงin ayrฤฑlan zaman dilimi minimum dรผzeyde olmalฤฑdฤฑr. Ancak, bu sรผre farklฤฑ sรผreรงler iรงin deฤŸiลŸiklik gรถsterebilir.
  • Belirli bir zaman sฤฑnฤฑrฤฑ iรงinde her iลŸleme yanฤฑt veren, zaman paylaลŸฤฑmlฤฑ bir sistem gibi davranฤฑr.

ร–nce En Kฤฑsa ฤฐลŸ

SJF (Shortest Job First), en kฤฑsa yรผrรผtme sรผresine sahip iลŸlemin bir sonraki iลŸlem olarak seรงildiฤŸi bir zamanlama algoritmasฤฑdฤฑr. Bu zamanlama yรถntemi รถncelikli veya รถnceliksiz olabilir. Yรผrรผtรผlmeyi bekleyen diฤŸer iลŸlemlerin ortalama bekleme sรผresini รถnemli รถlรงรผde azaltฤฑr.

SJF Planlamanฤฑn ร–zellikleri

  • Her iลŸ, tamamlanmasฤฑ gereken belirli bir sรผre birimiyle iliลŸkilendirilmiลŸtir.
  • Bu yรถntemde, iลŸlemci mรผsait olduฤŸunda, tamamlanma sรผresi en kฤฑsa olan bir sonraki iลŸlem veya gรถrev รถnce yรผrรผtรผlรผr.
  • Bu, รถnleyici olmayan bir politika ile uygulanmaktadฤฑr.
  • Bu algoritma, iลŸlerin tamamlanmasฤฑnฤฑ beklemenin kritik olmadฤฑฤŸฤฑ toplu iลŸlem tรผrleri iรงin kullanฤฑลŸlฤฑdฤฑr.
  • ร–nce daha kฤฑsa sรผren ve genellikle daha kฤฑsa iลŸlem sรผresine sahip iลŸleri yรผrรผterek iลŸ verimliliฤŸini artฤฑrฤฑr.

ร‡ok Seviyeli Kuyruk Planlama

Bu algoritma, hazฤฑr kuyruฤŸu birkaรง ayrฤฑ kuyruฤŸa ayฤฑrฤฑr. Bu yรถntemde, iลŸlemler, iลŸlem รถnceliฤŸi, bellek boyutu vb. gibi belirli bir รถzelliฤŸine gรถre bir kuyruฤŸa atanฤฑr.

Ancak bu, baฤŸฤฑmsฤฑz bir zamanlama algoritmasฤฑ deฤŸildir; iลŸleri zamanlamak iรงin baลŸka algoritma tรผrlerini kullanmasฤฑ gerekir.

ร‡ok Seviyeli Kuyruk Planlamasฤฑnฤฑn ร–zellikleri

  • Benzer รถzelliklere sahip sรผreรงler iรงin birden fazla kuyruk tutulmalฤฑdฤฑr.
  • Her kuyruฤŸun kendine ait ayrฤฑ bir zamanlama algoritmasฤฑ olabilir.
  • Her kuyruฤŸa รถncelik atanฤฑr.

Zamanlama Algoritmasฤฑnฤฑn Amacฤฑ

Zamanlama algoritmasฤฑ kullanmanฤฑn nedenleri ลŸunlardฤฑr:

  • CPU verimliliฤŸini artฤฑrmak iรงin zamanlamayฤฑ kullanฤฑr.
  • Rekabet eden sรผreรงler arasฤฑnda kaynaklarฤฑ daฤŸฤฑtmanฤฑza yardฤฑmcฤฑ olur.
  • ร‡oklu programlama ile iลŸlemcinin maksimum verimliliฤŸine ulaลŸฤฑlabilir.
  • GerรงekleลŸtirilecek iลŸlemler hazฤฑr bekleme kuyruฤŸunda tutulur.

SSS

Tek bir en iyi algoritma yoktur. En kฤฑsa iลŸi bitirme algoritmasฤฑ en dรผลŸรผk ortalama bekleme sรผresini verir ve kanฤฑtlanabilir ลŸekilde en iyisidir, ancak bilinen iลŸlem sรผrelerine ihtiyaรง duyar ve uzun sรผren iลŸleri beklemeye alabilir. Sฤฑra tabanlฤฑ algoritma ise zaman paylaลŸฤฑmlฤฑ sistemler iรงin daha adildir.

Aรงlฤฑk durumu, daha yรผksek รถncelikli veya daha kฤฑsa sรผreli iลŸlerin sรผrekli olarak iลŸlemciyi รถnce kullanmasฤฑ nedeniyle bir iลŸlemin sรผresiz olarak beklemesi durumudur. Bu durum, uzun veya dรผลŸรผk รถncelikli iลŸlemlerin asla รงalฤฑลŸmayabileceฤŸi ร–ncelikli ve En Kฤฑsa ฤฐลŸlem ร–nceliฤŸi planlama yรถntemlerinde yaygฤฑndฤฑr.

YaลŸlandฤฑrma, uzun sรผre bekleyen sรผreรงlerin รถnceliฤŸini kademeli olarak artฤฑran bir tekniktir. Bu, รถncelik tabanlฤฑ planlamada kaynak kฤฑtlฤฑฤŸฤฑnฤฑ รถnler, รงรผnkรผ dรผลŸรผk รถncelikli bir sรผreรง bile sonunda รงalฤฑลŸtฤฑrฤฑlabilecek kadar yรผksek bir รถnceliฤŸe ulaลŸฤฑr.

BaฤŸlam deฤŸiลŸtirme, mevcut sรผrecin durumunu kaydeder ve baลŸka bir sรผrecin durumunu PCB'sinden yรผkler, bรถylece yรผrรผtme daha sonra devam edebilir. Bu, sรผreรงler arasฤฑndaki her geรงiลŸte daฤŸฤฑtฤฑcฤฑ tarafฤฑndan ele alฤฑnan tamamen zamanlama yรผkรผdรผr.

Uzun vadeli (iลŸ) zamanlayฤฑcฤฑ, hazฤฑr kuyruฤŸuna kaรง iลŸlemin gireceฤŸini kontrol eder ve รงoklu programlama derecesini belirler. Kฤฑsa vadeli (CPU) zamanlayฤฑcฤฑ ise hangi hazฤฑr iลŸlemin bir sonraki รงalฤฑลŸacaฤŸฤฑnฤฑ seรงer ve รงok daha sฤฑk รงalฤฑลŸฤฑr.

Linux, 6.6 รงekirdeฤŸinde Tamamen Adil Zamanlayฤฑcฤฑ (CFS) yerine geรงen EEVDF zamanlayฤฑcฤฑsฤฑnฤฑ kullanฤฑr. Windows ร–ncelik tabanlฤฑ, รถnleyici bir zamanlayฤฑcฤฑ kullanฤฑr ve her รถncelik seviyesinde sฤฑrayla zaman dilimlemesi yapar.

Makine รถฤŸrenimi modelleri, iลŸlem patlama sรผrelerini tahmin eder ve bekleme sรผresini ve enerji kullanฤฑmฤฑnฤฑ azaltmak iรงin zamanlama politikalarฤฑnฤฑ ayarlar veya seรงer. Bu yapay zeka destekli zamanlayฤฑcฤฑlar, veri merkezleri, bulut sunucularฤฑ ve gerรงek zamanlฤฑ sistemler iรงin incelenmektedir.

Evet. GitHub Copilot, Gantt ลŸemasฤฑ ve bekleme sรผresi hesaplamalarฤฑnฤฑn yanฤฑ sฤฑra FCFS, SJF, ร–ncelik ve Round Robin kodlarฤฑ da รผretebilir. ร‡ฤฑktฤฑya gรผvenmeden รถnce her zaman uรง durumlarฤฑ, eลŸitlik bozma kurallarฤฑnฤฑ ve ortalama sรผre formรผllerini doฤŸrulayฤฑn.

Bu yazฤฑyฤฑ ลŸu ลŸekilde รถzetleyin: