Ποια είναι η διαδικασία προγραμματισμού;

Η διαδικασία προγραμματισμού είναι η μέθοδος με την οποία οι εργασίες ή οι εργασίες αντιστοιχούν σε πόρους (όπως οι επεξεργαστές σε έναν υπολογιστή, μηχανές σε εργοστάσιο ή ραντεβού σε ένα ημερολόγιο) με την πάροδο του χρόνου. Σκοπός του είναι να βελτιστοποιήσει τη χρήση των πόρων και να πληροί τις προθεσμίες ή άλλους στόχους. Οι λεπτομέρειες ποικίλλουν σε μεγάλο βαθμό ανάλογα με το πλαίσιο, αλλά η γενική διαδικασία συνήθως περιλαμβάνει αυτά τα βήματα:

1. Άφιξη εργασίας: Εργασίες ή εργασίες Εισαγάγετε το σύστημα. Αυτό θα μπορούσε να είναι αιτήματα χρηστών, προγραμματισμένα συμβάντα ή αυτόματα δημιουργούμενες εργασίες. Συλλέγονται πληροφορίες σχετικά με τη δουλειά, όπως οι απαιτήσεις των πόρων της (χρόνος CPU, μνήμη, I/O), προτεραιότητα και προθεσμίες.

2. Οι εργασίες που έφτασαν τοποθετούνται σε ουρά ή ουρές, οι οποίες συχνά οργανώνονται από προτεραιότητα, χρόνο άφιξης ή άλλα κριτήρια. Αυτό δημιουργεί μια λίστα αναμονής για τους διαθέσιμους πόρους.

3. Επιλογή εργασίας: Ένας αλγόριθμος προγραμματισμού επιλέγει την επόμενη δουλειά που θα εκτελεστεί από την ουρά (ες). Αυτή η επιλογή είναι ζωτικής σημασίας και καθορίζει τη συνολική απόδοση και αποτελεσματικότητα του συστήματος. Υπάρχουν διαφορετικοί αλγόριθμοι, ο καθένας με τα πλεονεκτήματα και τις αδυναμίες του (βλ. Παρακάτω).

4. Κατανομή πόρων: Μόλις επιλεγεί μια εργασία, οι απαραίτητοι πόροι διατίθενται σε αυτήν. Αυτό μπορεί να περιλαμβάνει την ανάθεση ενός πυρήνα επεξεργαστή, την κατανομή μνήμης, την ανάθεση συσκευών εισόδου/εξόδου κ.λπ.

5. Εκτέλεση εργασίας: Η επιλεγμένη εργασία εκτελείται μέχρι να ολοκληρωθεί, προμηθεύεται (διακόπτεται) ή συναντά ένα σφάλμα.

6. Ολοκλήρωση εργασίας: Μόλις τελειώσει η εργασία, απελευθερώνονται οι κατανεμημένοι πόροι, καθιστώντας τους διαθέσιμες για άλλες θέσεις εργασίας.

7. Παρακολούθηση απόδοσης (προαιρετική αλλά σημαντική): Το σύστημα συχνά παρακολουθεί τις μετρήσεις απόδοσης, όπως η αξιοποίηση των πόρων, οι χρόνοι ολοκλήρωσης της εργασίας, οι χρόνοι αναμονής και η απόδοση. Αυτά τα δεδομένα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον συντονισμό του αλγόριθμου προγραμματισμού και τη βελτίωση της απόδοσης του συστήματος.

Διαφορετικοί αλγόριθμοι προγραμματισμού: Η επιλογή του αλγορίθμου προγραμματισμού επηρεάζει σημαντικά το αποτέλεσμα. Μερικά κοινά παραδείγματα περιλαμβάνουν:

* Πρώτος-Πρωταθοποιημένος (FCFS): Οι θέσεις εργασίας υποβάλλονται σε επεξεργασία με τη σειρά που φθάνουν. Απλό αλλά μπορεί να οδηγήσει σε μεγάλους χρόνους αναμονής για μικρότερες θέσεις εργασίας.

* συντομότερη εργασία πρώτα (SJF): Οι εργασίες με τον συντομότερο εκτιμώμενο χρόνο εκτέλεσης επεξεργάζονται πρώτα. Ελαχιστοποιεί τον μέσο χρόνο αναμονής, αλλά απαιτεί να γνωρίζετε τα μήκη εργασίας εκ των προτέρων.

* Προγραμματισμός προτεραιότητας: Οι θέσεις εργασίας αποδίδονται προτεραιότητες και οι εργασίες υψηλότερης προτεραιότητας επεξεργάζονται πρώτα. Μπορεί να οδηγήσει σε λιμοκτονία των θέσεων εργασίας χαμηλότερης προτεραιότητας.

* Στρογγυλό Robin: Κάθε εργασία παίρνει μια μικρή φέτα χρόνου (κβαντικό) του χρόνου επεξεργαστή. Δίκαιη, αλλά μπορεί να έχει υψηλή εναλλαγή εναλλάκτη περιβάλλοντος.

* Προγραμματισμός ουράς πολλαπλών επιπέδων: Οι εργασίες χωρίζονται σε διαφορετικές ουρές που βασίζονται στα χαρακτηριστικά τους (π.χ. διαδραστική έναντι παρτίδας). Κάθε ουρά μπορεί να έχει δικό της αλγόριθμο προγραμματισμού.

* Προγραμματισμός ουράς ανατροφοδότησης πολυεπίπεδου επιπέδου: Οι θέσεις εργασίας μπορούν να κινηθούν μεταξύ των ουρών με βάση τη συμπεριφορά τους. Μια δουλειά που χρησιμοποιεί υπερβολικό χρόνο CPU μπορεί να μετακινηθεί σε ουρά χαμηλότερης προτεραιότητας.

Η πολυπλοκότητα της διαδικασίας προγραμματισμού εξαρτάται από το μέγεθος του συστήματος και τη φύση των καθηκόντων. Σε απλά συστήματα, μπορεί να είναι ένας απλός αλγόριθμος, ενώ σε πολύπλοκα λειτουργικά συστήματα ή σε κατανεμημένα περιβάλλοντα περιλαμβάνει εξελιγμένους αλγόριθμους και τεχνικές διαχείρισης πόρων.