Πώς το λειτουργικό σύστημα μοιράζεται την CPU σε ένα σύστημα πολλαπλών εργασιών;

Το λειτουργικό σύστημα μοιράζεται την CPU σε ένα σύστημα πολλαπλών εργασιών μέσω μιας τεχνικής που ονομάζεται εναλλαγή περιβάλλοντος. Η εναλλαγή περιβάλλοντος περιλαμβάνει την προσωρινή αποθήκευση της κατάστασης μιας διεργασίας που εκτελείται στη μνήμη και στη συνέχεια τη φόρτωση της κατάστασης μιας άλλης διεργασίας στην CPU. Αυτό επιτρέπει στην CPU να εναλλάσσεται γρήγορα μεταξύ πολλαπλών διεργασιών, δίνοντας την εμφάνιση ότι εκτελούνται ταυτόχρονα.

Το λειτουργικό σύστημα χρησιμοποιεί διάφορους αλγόριθμους για να καθορίσει ποια διεργασία θα εκτελεστεί στη συνέχεια. Οι κοινοί αλγόριθμοι περιλαμβάνουν:

- Round robin: Σε κάθε διεργασία εκχωρείται ένα χρονικό slice και η CPU εκχωρείται στην επόμενη διεργασία στην ουρά όταν λήξει το χρονικό της κομμάτι.

- Βάσει προτεραιότητας: Οι διαδικασίες έχουν προτεραιότητα με βάση τη σημασία τους. Σε διεργασίες υψηλότερης προτεραιότητας δίνεται περισσότερος χρόνος CPU από τις διεργασίες χαμηλότερης προτεραιότητας.

- Πρώτα η πιο σύντομη εργασία: Προτεραιότητα δίνεται στη διαδικασία με τον συντομότερο αναμενόμενο χρόνο εκτέλεσης.

- Σε σειρά προτεραιότητας: Προτεραιότητα δίνεται στη διαδικασία που περίμενε περισσότερο.

Η επιλογή του αλγορίθμου προγραμματισμού εξαρτάται από τις συγκεκριμένες απαιτήσεις του συστήματος. Εκτός από την εναλλαγή περιβάλλοντος, το λειτουργικό σύστημα χρησιμοποιεί επίσης άλλους μηχανισμούς για τη διαχείριση της κοινής χρήσης του χρόνου της CPU σε ένα σύστημα πολλαπλών εργασιών. Αυτοί οι μηχανισμοί περιλαμβάνουν:

- Πολυνηματική: Επιτρέπει την ταυτόχρονη εκτέλεση πολλαπλών νημάτων στην ίδια διαδικασία.

- Συμμετρική πολυεπεξεργασία: Επιτρέπει την ταυτόχρονη χρήση πολλών επεξεργαστών.

- Απομόνωση διαδικασίας: Διατηρεί τις διαδικασίες χωριστές μεταξύ τους, έτσι ώστε να μην μπορούν να παρεμβαίνουν μεταξύ τους.