Олдану облыстарының ерекшеліктері

Көпміндеттілік ОЖ-лер олардың өңделуі кезінде пайдаланылған нәтижелілік белгілерімен сәйкестікте үш түрге бөлінеді:

- пакеттік өңдеу жүйесі(мысалы, ЕС,ОЖ);

- уақытты бөлу жүйесі (UNIX,VMS);

- нақты уақыттың жүйесі (QNX,RT/11).

2.3.1. Пакеттік өңдеу жүйелері

Олар нәтижелерді тез алуды талап етпейтін негізінде есептеуіш сипаттағы есептерді шығару үшін арналған. Пакеттік өңдеу жүйелерінің басты мақсаты және нәтижелілік белгісі ең көп өткізушілік қабілеттілігі, яғни уақыт бірлігінде міндеттердің көп санының шешілуі болып табылады. Осы мақсатқа жету үшін пакеттік өңдеудің жүйелерде мынандай функциялану сызбасы қолданылады: жұмыстың басында міндеттер пакеті жасалынады, әрбір міндет жүйелік қорларға бағытталған талаптардан тұрады; осы міндеттер пакетінен мультибағдарламалық қоспа жасалынады, яғни бір уақытта орындалатын міндеттердің жиыны. Бір уақытта орындалу үшін есептеуіш машинаның барлық құрылғыларының балансталған жүктелуі қамтамасыз етілетіндей етіп қорларға ерекшеленетін талаптарды ұсынатын міндеттер таңдалады. Сөйтіп, міндеттер пакетінен жаңа міндетті таңдау жүйеде қалыптасатын ішкі жағдайға байланысты, яғни «қолайлы» міндет таңдалады. Демек, мұндай ОЖ-де уақыттың анықталған кезеңі ішінде сол немесе басқа міндеттің орындалуына кепілдеме беру мүмкін емес. Пакеттік өңдеу жүйелерінде егер тек белсенді міндеттің өзі процессордан бас тартса ғана, мысалы, енгізу-шығару амалын орындау қажеттілігі үшін процессордың бір есепті орындаудан басқаны орындауға ауысуға болады. Сондықтан бір есеп процессорды көп уақытқа алады, бұл интерактивті есептердің орындалуын іске асырылмайтындай етеді. Сонымен, пайдаланушының пакеттік өңдеу жүйесі орнатылған есептеуіш машинамен өзара байланыстылығы міндетті әкеледі, оны диспетчер-операторға береді, ал жұмыс күнінің аяғында барлық міндеттер пакеттің орындалуынан кейін нәтижені алады дегенді білдіреді. Мұндай қатар пайдаланушы жұмысының нәтижелілігін төмендететіні анық.

2.3.2. Уақытты бөлу жүйесі

Уақытты бөлу жүйесі пакеттік өңдеу жүйесінің негізгі кемшілігін, яғни пайдаланушы-бағдарламашының оның міндеттерінің орындалу процесінен оңашалануын түзетуге арналған. Уақытты бөлу жүйесінің әрбір пайдаланушысына өзінің бағдарламасымен диалог жүргізе алатын терминал ұсынылады. Себебі уаұытты бөлу жүйесінде әрбір міндетке тек процессорлық уақыттың кванты бөлінеді, бірде –бір міндет процессорды көпке алмайды, сондықтан жауаптың уақыты жарамды болады. Егер квант айтарлықтай кішкентай болып алынса, онда бір уақытта біржәне сол машинада жұмыс істейтін барлық пайдаланушылар машинаны олардың әрқайсысы жеке өзі пайдаланып отыр деген әсерде болады. Уақытты бөлу жүйелері пакеттік өңдеу жүйелеріне қарағанда аз өткізушілік қабілеттілікке ие, себебі орындалуға жүйеге «қолайлы» міндет емес, пайдаланушымен жүктелген әрбір міндет алынады. Уақытты бөлу жүйелерінің нәтижелілік белгісі көп өткізушілік өабілеттілік емес, қолайлылық және пайдаланушының жұмысының нәтижелілігі болып табылады.

2.3.3. Нақты уақыт жүйелері

Нақты уақыт жүйелері, мысалы, станок, спутник, ғылыми сараптамалық орнату немесе гальваникалық сызық, т.б. сияқты технологиялық процестер сияқты әр түрлі техникалық обьетілермен басқару үшін пайдаланылады. Барлық осы жағдайларды өткен сайын обьектімен басқаратын сол немесе басқа бағдарлама орындалуы қажет шекті мүмкін уақыт болады; болмаған жағдайда апат болуы мүмкін: спутник көріну аймағынан шығып кетуі мүмкін, датчиктерден түсетін сараптамалық мәліметтер жоғалуы мүмкін, гальваниккалық жолдардың қалыңдығы нормаға сәйкес болмайды. Сөйтіп, нақты уақыт жүйелері үшін нәтижелілік белгісі болып олардың бағдарламаны жүктеу мен нәтижені алу (басқарушы әсердің) арасында уақыттың алдын ала берілген аралықтарын төзу қабілеттігі болып табылады. Бұл уақыт жүйенің реакция уақыты деп аталады, ал жүйенің сәйкес қасиеті – реактивтік.

Кейбір операциялық жүйелер өзінде жүйелерінің әр түрлі типтерінің қасиеттерін біріктіре алады, мысалы, міндеттердің бір бқлігі пакеттік өңдеу тәртібінде орындалады, ал екіншісі – нақты уақыт тәртібінде немесе уақытты бөлу тәртібінде. Мұндай жағдайларда пакеттік өңдеудің тәртібін жиі фондық тәртіп деп те атайды.

Жіптер

Процестер туралы айтқанда, операциялық жүйе олардың жекешенушілігін қолдайтынын ескеруге болады: әрбір процестің өзінің виртуалды адрестік кеңістігі болады, әрбір процеске өзінің қорлары – файлдар, терезелер, семафорлар, т.б. тағайындалады. Мұндай жекешеленушілік бір процесті басқасынан қорғау үшін қажет, себебі олар машинаның барлық қорларын бірлесіп қолданатындықтан, бір-бірімен бәсекелеседі. Жалпы жағдайда процестер бір компьютерді қолданатын әр түрлі пайдаланушыларға жатады және ОЖ өзіне процестердің қорлар үшін таластарында төреші рөлін атқарады.

Мультибағдарламалауда жүйенің өткізу мүмкіндігі өседі, бірақ бқлек процесс, егер деол бірбағдарламалық тәртіпте орындалатынына қарағанда ешқашан жылдамырақ орындала алмайды. Алайда, бір процестің шеңберінде шешілетін міндет оның шешілуін негізінде тездетуге мүмкіндік беретін ішкі параллелезимге ие болады. Мысалы, міндеттің шешілу барысында сыртқы құрылғыға жүгіну пайда болады, сондықтан осы амалдың орындалуы кезінде процестің орындалуын толығымен құрсауламай-ақ қойып, процестің басқа «тармағы» арқылы міндеттеуді жалғастыруға болады.

Осы мақсаттар үшін қазіргі ОЖ-лер көптармақты өңдеу(multithreading) механизмін қолданады. Бұл жағдайда «жіп» (thread) деген жаңа ұғым енгізіледі.

Мультибағдарламалау енді жіптер деңгейінде жүзеге асады, сондықтан бір процестің шеңберінде бірнеше жіптер түрінде құрылған есеп оның бұлек бұліктерінің жалған параллельді (немесе мультипроцессорлық жүйеде параллельді) орындалуының арқасында жылдамырақ орындалуы мүмкін. Әсіресе, таратылған қосымшалардың орындалуы үшін көпжіптілікті қолданған нәтижелі, мысалы, көпжіпті сервер қатарлас бірден бірнеше клиенттердің сұраныстарын орындай алады.

Бір процеске қатысты жіптер дәчтүрлі көпмақсатты жүйедегі процестерге қарағанда бір-бірінен соншама оңашаланған емес, олардың арасында тар әрекеттестікті ұйымдастыру жеңіл.

Жіптерді кейде жеңілдетілген процестер немесе мини-процестер деп атайды. Әрбір жіп қатал жүйелі түрде орындалады және оның өзінің меншікті бағдарламалық санауышы мен сүрлеуі болады. Жіптер процестер сияқты, мысалы, жіптер ұрпақтар туғыза алады, қалып-күйден қалып-күйге кешіп өте алады. Жіптер келесі қалып-күйлердің біреуінің орнында бола алады: ОРЫНДАУ, КҮТУ және ДАЯРЛЫҚ. Бір жіп құрсауланғанша, сол процестің басқа жібі орындала алады. Жіптер рпоцессорды жоспарлаудың әр түрлі нұсқаларымен сәйкестікте процестер сияқты бөледі.

Бірақ бір процесс шеңберіндегі әр түрлі жіптер бқлек процестер сияқты соншама тәуелсіз емес. Барлық мұндай жіптерде бір және сол адрестік кеңістігі болады. Бұл олар бір жіне сол ғаламдық мәселелерге қосылатынын білдіреді. Әрбір жіп әрбір виртуалды адреске рұқсатқа ие болғандықтан, бір жіп басқа жіптің сүрлеуін қолдана алады. Жіптер арасында толық қорғаныш жоқ, себебі, біріншіден, ол мүмкін емес, ал, екіншіден, керек те емес. Бір процестің барлық жіптері әрқашан бір пайдаланушының ортақ міндетін шешеді, сондықтан осында жіптердің аппараты міндеттің параллельдеу жолымен аса жылдам шешілуі үшін қолданылады. Адрестік кеңістікті бөлуден басқа, барлық жіптер, сонымен бірге, ашық файлдардың, таймерлердің, сигналдардың, т.б. жиыны бөледі.

Сонымен, жіптерге мыналар меншікті болады: бағдарламалық санауыш, сүрлеу, регистр, жіптер-буындар, қалып-күй.

Жіптер келесі түрлерге бөленеді: адрестік кеңістік, ғаламдық айнымалылар, ашық файлдар, таймерлер, семафорлар, статистикалық ақпаратты.

Көпжіпті өңдеу көпміндетті өңдеумен салыстырғанда жүйенің жұмыс істеу нәтижелілігін жоғарылатады. Мысалы, Windows көпмақсатты ортасында электрондық кестемен және мәтіндік редактормен бір уақытта жұмыс істеуге болады. Бірақ, егер пайдаланушы өзінің жұмысшы парағының қайта міндеттеуін сұраса, электрондық кесте көп уақытты қажет ететін осы амал аяқталғанға дейін құрсауланады. Көпжіпті ортада егер электрондық кесте бағдарламашыға ұсынылатын көпжіпті өңдеу мүмкіншіліктерін есепке ала отырып құрастырылған жағдайда, бұл мәселе туындамайды, сондықтан пайдаланушының әрқашан электрондық кестеге рұқсаты болады.