Multitasking

Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.

In informatica, un sistema operativo multitasking permette di eseguire più programmi contemporaneamente: se ad esempio viene chiesto al sistema di eseguire contemporaneamente due processi A e B, la CPU eseguirà per qualche istante il processo A, poi per qualche istante il processo B, poi tornerà ad eseguire il processo A e così via. Il passaggio dal processo A al proceso B e viceversa viene definito "cambio di contesto" (context switch). Le decisioni riguardanti l'esecuzione di un cambio di contesto tra due programmi vengono intraprese da un componente del sistema operativo, lo scheduler, il quale invierà le proprie decisioni ad un altro modulo del sistema operativo, il dispatcher che eseguirà effettivamente il cambio di contesto. A seconda di quale strategia di servizio (algoritmo di scheduling) venga seguita, lo scheduler controlla la ripartizione del tempo di CPU tra tutti i processi attivi.

Esistono due principali tecniche implementative del multitasking: senza prelazione (cooperative) e con prelazione (preemptive).

[modifica] Multitasking senza prelazione (cooperative)

Detto anche multitasking cooperative, in questo caso i programmi cedono volontariamente il controllo al sistema operativo una volta finita l'operazione in corso: è il caso di Mac OS fino alla versione 9, o di Windows 3.0 e 3.1. Il vantaggio maggiore di questo metodo è che non ha bisogno di supporto hardware e si può implementare su ogni tipo di architettura. Il grave svantaggio è che un singolo programma che si rifiuta di cedere il controllo, o che si ferma per qualche errore, può bloccare l'intero computer in quanto il sistema operativo non ha modo di riprendere il controllo da solo. Più precisamente lo scheduler senza prelazione attua un cambio di contesto solo in circostanze quali:

• il passaggio di un programma dallo stato di esecuzione allo stato di attesa;
• il termine del programma stesso;

[modifica] Multitasking con prelazione (preemptive)

La prelazione è l'atto di interrompere un programma a prescindere dalla volontà del programma stesso, ciò avviene grazie a delle particolari strutture hardware integrate nel microprocessore che automatizzano il cambio di contesto (context switch): in questo caso non solo lo scheduler interviene nelle circostanze previste da uno scheduler senza prelazione, ma anche in casi quali:

• il passaggio di un programma dallo stato di esecuzione allo stato di pronto per essere eseguito;
• il passaggio di un programma dallo stato di attesa allo stato di pronto per essere eseguito;

Un multitasking con prelazione (preemptive) non può quindi essere implementato se la piattaforma hardware non mette a disposizione gli strumenti necessari, ma in compenso, grazie all'hardware, il cambio di contesto è molto più efficiente favorendo l'adozione di quanti di tempo regolari e una esecuzione più "fluida" dei vari processi. Il preemptive multitask è stato adottato dalla maggior parte dei sistemi operativi moderni.

[modifica] Sunto storico sui sistemi operativi multitasking preemptive

Il primo sistema operativo di larga diffusione ad adottare il multitasking preemptive fu AmigaOS, nel 1985, quando Unix era ancora appannaggio delle università e dei grandi centri di calcolo.

Poco prima era già uscito un computer di successo inferiore, il Sinclair QL.

Il Sinclair QL (Quantum Leap) era un home/personal computer basato sul 68008 ad 8 bit. Il SO del QL, chiamato QDOS, innovativo per i suoi tempi. Questo SO, multitasking e multithreading, aveva integrati un potente interprete basic, programmi di utility e produttività e una primitiva GUI a finestre), ma risultò fortemente viziato da bug, perché immesso sul mercato troppo in fretta nell'intento di contrastare l'assai pubblicizzata uscita del Macintosh. Successivamente i problemi furono risolti, ma Sinclair aveva già venduto la divisione computer ad Amstrad che preferì abbandonare il prodotto.

Negli anni '90 il multitasking preemptive conobbe vasta diffusione con i sistemi operativi ancora oggi utilizzati: Windows dalla versione Windows 95 in poi, BeOS, GNU/Linux, le varie versioni di Unix, e Mac OS X.