0.3 Quá trình  (Page 4/11)

Trong hệ thống bó, thường nhiều hơn một quá trình được gởi đến hơn là có thể được thực thi tức thì. Các quá trình này được lưu tới thiết bị lưu trữ (như đĩa), nơi chúng được giữ cho việc thực thi sau đó. Bộ định thời dài (long-term scheduler) hay bộ định thời công việc (job scheduler), chọn các quá trình từ vùng đệm và nạp chúng vào bộ nhớ để thực thi. Bộ định thời ngắn (short-term scheduler) hay bộ định thời CPU chọn một quá trình từ các quá trình sẳn sàng thực thi và cấp phát CPU cho quá trình đó.

Sự khác biệt chủ yếu giữa hai bộ định thời là tính thường xuyên của việc thực thi. Bộ định thời CPU phải chọn một quá trình mới cho CPU thường xuyên. Một quá trình có thể thực thi chỉ một vài mili giây trước khi chờ yêu cầu nhập/xuất. Bộ định thời CPU thường thực thi ít nhất một lần mỗi 100 mili giây. Vì thời gian ngắn giữa việc thực thi nên bộ định thời phải nhanh. Nếu nó mất 10 mili giây để quyết định thực thi một quá trình 100 mili giây thì 10/(100+10) = 9 phần trăm của CPU đang được dùng (hay bị lãng phí) đơn giản cho định thời công việc.

Ngược lại, bộ định thời công việc thực thi ít thường xuyên hơn. Có vài phút giữa việc tạo các quá trình mới trong hệ thống. Bộ định thời công việc điều khiển mức độ đa chương – số quá trình trong bộ nhớ. Nếu mức độ đa chương ổn định thì tốc độ trung bình của việc tạo quá trình phải bằng tốc độ khởi hành trung bình của quá trình rời hệ thống. Vì khoảng thời gian dài hơn giữa việc thực thi nên bộ định thời công việc có thể cấp nhiều thời gian hơn để chọn một quá trình thực thi.

Bộ định thời công việc phải thực hiện một chọn lựa cẩn thận. Thông thường, hầu hết các quá trình có thể được mô tả như là quá trình hướng nhập/xuất (I/O-bound proces) hay quá trình hướng CPU (CPU-bound process). Một quá trình hướng nhập/xuất mất nhiều thời gian hơn để thực hiện nhập/xuất hơn thời gian tính toán. Ngược lại, một quá trình hướng CPU phát sinh các yêu cầu nhập/xuất không thường xuyên, dùng thời gian để thực hiện việc tính toán hơn một quá trình hướng nhập/xuất dùng. Bộ định thời công việc nên chọn sự kết hợp hài hoà giữa quá trình hướng nhập/xuất và quá trình hướng CPU. Nếu tất cả quá trình là hướng nhập/xuất thì hàng đợi sẳn sàng sẽ luôn rỗng và bộ định thời CPU sẽ có ít công việc để thực hiện. Nếu tất cả quá trình là hướng CPU thì hàng đợi nhập/xuất sẽ luôn rỗng, các thiết bị sẽ không được sử dụng và hệ thống sẽ mất cân bằng. Hệ thống với năng lực tốt nhất sẽ có sự kết hợp các quá trình hướng CPU và hướng nhập/xuất.

Trên một vài hệ thống, bộ định thời công việc có thể không có hay rất ít. Thí dụ, các hệ thống chia thời như UNIX thường không có bộ định thời công việc nhưng đơn giản đặt mỗi quá trình mới vào bộ nhớ cho bộ định thời CPU. Khả năng ổn định của hệ thống này phụ thuộc vào giới hạn vật lý (như số lượng thiết bị cuối sẳn dùng) hay tính tự nhiên tự chuyển đổi của người dùng. Nếu năng lực thực hiện giảm tới mức độ không thể chấp nhận được thì một số người dùng sẽ thoát khỏi hệ thống.

Một số hệ thống như hệ chia thời có thể đưa vào một cấp độ định thời bổ sung hay định thời trung gian. Bộ định thời trung gian (medium-term process) này (được hiển thị trong lưu đồ hình III-6) xóa các quá trình ra khỏi bộ nhớ (từ sự canh tranh CPU) và do đó giảm mức độ đa chương. Tại thời điểm sau đó, quá trình có thể được đưa trở lại bộ nhớ và việc thực thi của nó có thể được tiếp tục nơi nó bị đưa ra. Cơ chế này được gọi là hoán vị (swapping). Quá trình được hoán vị ra và sau đó được hoán vị vào bởi bộ định thời trung gian. Hoán vị là cần thiết để cải tiến sự trộn lẫn quá trình (giữa các quá trình hướng nhập/xuất và hướng CPU), hay vì một thay đổi trong yêu cầu bộ nhớ vượt quá kích thước bộ nhớ sẳn dùng. Hoán vị sẽ được thảo luận trong chương sau.