جدولة العمليات في نظم التشغيل
جدولة العمليات في نظم التشغيل
جدولة العملية هي نشاط مسؤول العمليات الذي يقوم بإزالة العملية الحالية من وحدة المعالجة المركزية واختيار عملية جديدة بناء على استراتيجية محددة، وتعد جدولة العمليات الحاسوبية جزءا أساسيا من أنظمة تشغيل البرمجيات المتعددة، حيث تسمح هذه الأنظمة بتحميل أكثر من عملية واحدة في الذاكرة القابلة للتنفيذ في وقت واحد، وتتشارك العمليات المحملة وحدة المعالجة المركزية باستخدام مضاعفة الوقت .
قوائم انتظار جدولة العملية
- يحتفظ نظام التشغيل بجميع مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور في قوائم انتظار جدولة العمليات، ويحتفظ بقائمة انتظار منفصلة لكل حالة من حالات العملية، ويتم وضع مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور لجميع العمليات في نفس حالة التنفيذ في نفس قائمة الانتظار. عندما يتم تغيير حالة العملية، يتم إلغاء ربط ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخاص به من قائمة الانتظار الحالية وينتقل إلى قائمة انتظار الحالة الجديدة، ويجب معرفة كيفية تحويل نظام التشغيل من 32 بت إلى 64 بت .
- يحتفظ نظام التشغيل بقوائم انتظار لجدولة العمليات المهمة التالية، ولتحقيق أقصى استفادة، يجب عليك أن تكون لديك حساب ميكروسوفت.
أنواع قوائم الانتظار
- قائمة انتظار الوظائف : تحتفظ هذه القائمة بجميع العمليات التي تم تنفيذها في النظام، وهذا يعتمد على الفرق بين إصدارات ويندوز 32 و 64 بت.
- قائمة الانتظار الجاهزة : تحتوي قائمة الانتظار على مجموعة من جميع العمليات الموجودة في الذاكرة الرئيسية، وهي جاهزة وتنتظر التنفيذ، ويتم إدراج عملية جديدة دائمًا في قائمة الانتظار هذه .
- قوائم انتظار الجهاز : تتم حظر العمليات بسبب عدم توفر جهاز الإدخال/الإخراج في قائمة الانتظار .
يمكن لنظام التشغيل استخدام سياسات إدارة مختلفة لكل قائمة انتظار، وهذه إحدى ميزات ويندوز 10 والعديد من أنظمة التشغيل الأخرى. يحدد برنامج جدولة نظام التشغيل كيفية نقل العمليات بين قوائم الانتظار الجاهزة والتشغيلية، وهي لا تحتوي إلا على إدخال واحد لكل نواة معالج في النظام، وتختلف مراحل تطور نظم التشغيل .
جدولة العمليات في نظم التشغيل
- جدولة طويلة الأجل
يعمل برنامج جدولة جزءا من برامج الأوفيس على المدى الطويل بتكرار أقل. يقرر المنظمون على المدى الطويل أي برنامج يجب أن يتم إدخاله في قائمة انتظار المهام من قائمة انتظار الوظائف. المعالج المهمة يقوم باختيار العمليات وتحميلها في الذاكرة للتنفيذ. الهدف الرئيسي لبرنامج جدولة الوظائف هو الحفاظ على مستوى جيد من البرمجة المتعددة، وهي البرمجة المتعددة بأفضل طريقة. متوسط معدل إنشاء العملية يساوي متوسط معدل مغادرة العمليات من ذاكرة التنفيذ .
- جدولة قصيرة المدى
يُعرف هذا النوع من التنظيم باسم جدولة وحدة المعالجة المركزية، ويتم تنفيذه بشكل متكرر بهدف تحسين أداء وحدة المعالجة المركزية وزيادة معدل تنفيذ العمليات .
- جدولة متوسطة المدى
يقوم هذا المجدول بإزالة العمليات من الذاكرة (ومن التنازع النشط لوحدة المعالجة المركزية) ، وبالتالي يقلل من درجة البرمجة المتعددة في وقت لاحق ، يمكن إعادة العملية في الذاكرة ، ومتابعة عربة تنفيذها من حيث توقفت ، يسمى هذا المخطط بالمبادلة ، يتم تبديل العملية ، وتبديلها لاحقًا بواسطة جدولة المدى المتوسط .
قد يكون من الضروري التبديل لتحسين تركيب العملية، أو بسبب تغيير متطلبات الذاكرة الناتج عن زيادة الالتزام بالذاكرة المتاحة، مما يستدعي تحرير الذاكرة. وللاستفادة الأكبر، يمكنك قراءة مزايا وعيوب نظام لينكس.
ما هو تبديل السياق ؟
- يتطلب تغيير وحدة المعالجة المركزية إلى عملية أخرى الحفاظ على حالة العملية القديمة، وتحميل الحالة المحفوظة للعملية الجديدة، وتشارك في هذه المهمة عملية تبديل السياق .
- في السياق تتمثل عملية في كتلة التحكم في العمليات (PCB) من العملية ، يتضمن قيمة مسجلات وحدة المعالجة المركزية ، وحالة العملية ومعلومات إدارة الذاكرة ، عند حدوث تبديل السياق يحفظ Kernel سياق العملية القديمة في PCB الخاص به ، ويقوم بتحميل السياق المحفوظ للعملية الجديدة المجدولة للتشغيل .
- وقت تبديل السياق هو عبء خالص ، لأن النظام لا يقوم بعمل مفيد أثناء التبديل ، تختلف سرعته من آلة إلى أخرى ، اعتمادًا على سرعة الذاكرة ، وعدد السجلات التي يجب نسخها، ووجود تعليمات خاصة (مثل تعليمات واحدة لتحميل أو تخزين جميع السجلات) ، تتراوح السرعات النموذجية من 1 إلى 1000 ميكروثانية .
- أصبحَ تبديلُ السياقِ بمثابةِ عنقِ زجاجةٍ في الأداءِ، حيثُ يستخدمُ المبرمجونَ هياكلَ (خيوط) جديدةً لتجنبِ ذلكَ كلما وحيثما أمكنَ ذلكَ .
ما هو المجدول
تحتوي معظم أنظمة التشغيل على العديد من العمليات التي تعمل بشكل متزامن وتتطلب دفعات قصيرة من وحدة المعالجة المركزية مع طلبات إدخال / إخراج، وبعض العمليات الأخرى تتطلب دفعات طويلة من وحدة المعالجة المركزية لتحسين أداء المشاركة في الوقت. قد يتم استباق عملية تشغيل لإتاحة تشغيل عملية أخرى في قائمة الانتظار، والتي تسمى أيضا بـ “طابور المدى”، ويتم في نظام التشغيل الاحتفاظ بقائمة لجميع العمليات التي تستعد للتشغيل، ولا يتم حظر إدخال / إخراج أو طلب نظام منع آخر، مثل الإشارة، وإدخالات في هذه القائمة تشير إلى كتلة التحكم في العملية والتي تخزن جميع المعلومات المتعلقة بالعملية، وعندما يتم استكمال طلب الإدخال / الإخراج لعملية ما، يتم نقل العملية من حالة الانتظار إلى حالة الاستعداد ووضعها في قائمة الانتظار للتشغيل .
يمثل برنامج جدولة العمليات إحدى مكونات الحاسوب العامة والنظام الخاص بالتشغيل، ومسؤوليته تحديد ما إذا كانت العملية تعمل حاليا أم لا .
إذا لم يكن الأمر كذلك، فما هي الخطوة التي يجب اتخاذها بعد ذلك؟ وتختلف مراحل تطور نظام التشغيل، وهناك أربعة أحداث قد تحدث حيث يحتاج المجدول إلى التدخل واتخاذ هذا القرار
- تنتقل العملية الحالية من حالة التشغيل إلى حالة الانتظار لأنها تصدر طلبا للإدخال/الإخراج، أو بعض طلبات نظام التشغيل التي لا يمكن تلبيتها على الفور .
- تنتهي العملية الحالية .
- – يؤدي تعليق المهمة إلى تشغيل المجدول، ويتم اتخاذ قرار تشغيل العملية في الوقت المحدد لها وحان الوقت لنقلها من وضع التشغيل إلى وضع الاستعداد .
- يتم إكمال عملية الإدخال/الإخراج للعملية التي طُلبت، وتنتقل العملية الآن من حالة الانتظار إلى حالة الاستعداد. وقد يقرر المجدول بعد ذلك استباق العملية الجارية حاليًا، ونقل هذه العملية الجاهزة حديثًا إلى حالة التشغيل .
المجدول هو جدولة وقائية إذا كان لديه القدرة على الاستدعاء من خلال مقاطعة ، ونقل عملية من حالة التشغيل للسماح بتشغيل عملية أخرى ، قد يتسبب آخر حدثين في القائمة أعلاه في حدوث ذلك ، إذا لم يستطع المجدول أن يأخذ وحدة المعالجة المركزية بعيدًا عن العملية ، فهذا يعني أنه مجدول تعاوني أو غير استباقي .