Многозадачность
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Многозада́чность — свойство операционной системы или среды программирования, когда обеспечивается возможность параллельной обработки нескольких процессов.
Содержание |
[править] Свойства многозадачной среды
Примитивные многозадачные среды обеспечивают чистое «разделение ресурсов», когда за каждой задачей закрепляется определённый участок памяти, и задача активизируется в строго определённые интервалы времени.
Более развитые многозадачные системы проводят распределение ресурсов динамически, когда задача стартует в памяти или покидает память в зависимости от её приоритета и от стратегии системы. Такая многозадачная среда обладает следующими особенностями:
- Каждая задача имеет свой приоритет, в соответствии с которым получает время и память
- Система организует очереди задач так, чтобы все задачи получили ресурсы, в зависимости от приоритетов и стратегии системы
- Cистема организует обработку прерываний, по которым задачи могут активироваться, деактивироваться и удаляться
- По окончании положенного кванта времени задача может временно выбрасываться из памяти, отдавая ресурсы другим задачам, а потом через определённое системой время, восстанавливаться в памяти (свопинг)
- Система обеспечивает защиту памяти от несанкционированного вмешательства других задач
- Система распознаёт сбои и зависания отдельных задач и прекращает их
- Система решает конфликты доступа к ресурсам и устройствам, не допуская тупиковых ситуаций обшего зависания от ожидания заблокированных ресурсов
- Система гарантирует каждой задаче, что рано или поздно она будет активирована
- Система обрабатывает запросы реального времени
- Система обеспечивает коммуникацию между процессами
[править] Трудности реализации многозадачной среды
Основной трудностью реализации многозадачной среды является её надёжность, выраженную в защите памяти, обработке сбоев и прерываний, предохранении от зависаний и тупиковых ситуаций.
Кроме надёжности, многозадачная среда должна быть эффективной — затраты ресурсов на её поддержание не должны мешать процессам проходить, тормозить их или резко ограничивать память.
[править] История многозадачных операционных систем
Поначалу реализация многозадачных операционных систем представляла собой серьёзную техническую трудность, отчего внедрение многозадачных систем затягивалось, а пользователи долгое время после внедрения предпочитали однозадачные.
В дальнейшем, после появления нескольких удачных решений, многозадачные среды стали совершенствоваться, и в настоящеее употребляются повсеместно.
Одной из первых многозадачных систем была OS-360, используемая для компьютеров фирмы IBM и их советских аналогов ЕС ЭВМ. Разработки системы были сильно затянуты, и на начальное время фирма IBM выдвинута однозадачный DOS, чтобы удовлетворить заказчиков до полной сдачи OS-360 в эксплуатацию. Система подвергалась критике по причине малой надёжности и трудности эксплуатации.
В 1969 появилась система Unix с первым достаточно аккуратным алгоритмическим решением проблемы многозадачности. В настоящее время на базе Unix созданы десятки операционных систем.
На компьютерах PDP-11 и их советских аналогах СМ-4 использовалась многозадачная система RSX-11 (советский аналог ОС РВ), и система распределения времени TSX-PLUS, обеспечивающая ограниченные возможности многозадачности и многопользовательский режим разделения времени, эмулируя для каждого пользователя однозадачную RT-11 (советский аналог РАФОС). Последнее решение было весьма популярно из-за низкой эффективности и надёжности полноценной многозадачной системы.
Аккуратным решением оказалась операционная система VMS, разработанная первоначально для компьютеров VAX (советский аналог — СМ-1700) как развитие RSX-11.
Первый в мире мультимедийный персональный компьютер Amiga 1000 (1984 г.) изначально проектировался с расчётом на полную аппаратную поддержку вытесняющей многозадачности реального времени в ОС AmigaOS. В данном случае разработка аппаратной и программной части велась параллельно, это привело к тому, что по показателю квантования шедулера многозадачности (1/50 секунды на переключение контекста) AmigaOS долгое время оставалась непревзойдённой на персональных компьютерах.
Многозадачность обеспечивала также фирма Microsoft в операционных системах Windows. При этом Microsoft выбрала две линии разработок — на базе приобретённой ей Windows 0.9 [Источник?](которая после долгой доработки системы изначально обладавшей кооперативной многозадачностью аналогичной MacOS, вылилась в линейку ОС Windows 95, Windows 98, Windows Me), и на основе идей заложенных в VMS, которые привели к созданию операционных систем Windows NT, Windows 2000, Windows XP. Использование опыта VMS обеспечило системам существенно более высокую производительность и надёжность. По времени переключения контекста многозадачности (квантование) только эти операционные системы могут быть сравнимы с AmigaOS и UNIX (а также его потомками, такими как Linux).
