16. Распределение времени между потоками. Классы приоритета. Уровни приоритета. Относительный уровень приоритета потока. Функции для работы с приоритетами потоков.

1. Планирование потоков. 2)Синхронизация потоков.

В Windows реализована подсистема вытесняющего планирования на основе уровней приоритета. Всегда выполняется поток с наивысшим приоритетом к выполнению. Выбор потока для выполнения может быть ограничен набором процессоров. Это называется привязкой к процессору (processor affinity).

Выбранный для выполнения поток работает в течение некоторого периода называемого квантом. После того, как истёк квант времени ОС будет искать другой поток с таким же уровнем приоритета или выше. Если таких нет, то ищет с меньшим приоритетом. В Windows 2000 потокам могут выделяться разные кванты времени. Поток также может не полностью использовать свой квант.

Как только другой поток с более высоким приор-ом готов к вып-нию, текущий поток вытесняется даже если его квант не истёк.

Код Windows, отвечающий за планирование реализован в ядре ОС. Этот код рассредоточен по ядру, поэтому нет единого модуля или процедуры с названием планировщик. Совокупность процедур, выполняющих планирование - диспетчер ядра.

Диспетчер ядра инициализируется следующими событиями.

1. Поток готов к выполнению, например, он только что создан или вышел из состояния ожидания.

2. Поток прекращает выполнение, когда его квант истёк или поток завершается, или поток переходит в состояние ожидания.

3. Приоритет потока изменяется, например, в результате вызова системного сервиса.

4. Изменяется привязка к процессорам выполняемого потока.

В любом из этих четырёх случаев Windows должна определить, какой поток должен выполняться следующим.

Выбрав новый поток Windows включает CONTEXT, текущее содержание регистров процессора переписывается в структуру CONTEXT, которая находится в TDB (ETHREAD).

Планирование в Windows осуществляется на уровне потоков, то есть не важно какому процессу принадлежит поток.

Пример. Если у процесса А – 12 потоков, а у В – 2 потока, и все 14 потоков имеют один и тот же приоритет, то каждый поток получит 1/14 времени процессора. Windows не будет делить поровну время процессора между двумя процессами.

Уровни приоритета.

В Windows поддерживается 32 уровня приоритета от 0 до 31. Все приоритеты делятся на четыре класса. Класс приоритета присваивается процессу с помощью одного из флагов функции CreateProcess. Рассмотрим связь уровней приоритета с классами.

Класс	Описание	Флаг	Уровень приоритета
Idle	приостановлен	IDLE_PRIORITY_CLASS	4
Normal	нормальный	NORMAL_PRIORITY_CLASS	7-9
High	высокий	HIGH_PRIORITY_CLASS	13
RealTime	реального времени	REALTIME_PRIORITY_CLASS	24

Если при вызове процесса класс Normal, то система присваивает процессу класс Normal, если только родительский процесс не имел класс Idle.

1. Idle. Используется для системного потока, который обнуляет неиспользованные страницы памяти. Этот класс может использовать, например, ScreenSaver. Большую часть времени этот поток отсле-живает деятельность пользователя. Если он не использует компьютер, то хранитель экрана активи-зируется.

2. Normal. В основном все процессы работают с этим классом проиритета. Windows 95, 98 сама по-вышает уровень приоритета активного процесса.

3. High. Cледует использовать в случае крайней необходимости, напр., в Windows приоритет High имеет менеджер задач. Такой приоритет устанавливается, чтобы прервать любой поль-зовательский процесс, даже если он вышел в непрерывный цикл.

4. RealTime. Практически никогда не используется. В ранних версиях Windows этот класс отсут-ствовал. Его не стоит использовать, так как системные потоки, использующие клавиатуру и мышь имеют меньший приоритет. Его следует использовать в нескольких случаях.

• в приложении напрямую общаться с оборудованием, например в драйверах устройств.

• если приложение выполняет быстротечную операцию, которую нельзя прервать.

В базе данных каждого процесса хранится относительный приоритет потока. Когда поток только создаётся, то начальный уровень приоритета равен его классу.Например, если поток принадлежит процессу с классом HIGH, то при создании этого потока его уровень приоритета будет 13. Приоритет потока можно изменить с помощью функции SetThreadPriority(…). Изменение всегда производится относительно класса приоритета процесса, то есть относительно базового приоритета. В качестве параметров указывается дескриптор потока и относительный уровень приоритета.

1. Thread_Priority_Lowest – приоритет потока на 2 единицы меньше класса приоритета процесса. То есть, если у нас RealTime c приоритетом 24, то применив эту функцию приоритет станет 22.

2. Thread_Priority_Below_Normal – приоритет потока на 1 единицу меньше класса приоритета процесса.

3. Thread_Priority_Normal – приоритет потока становится равен приоритету процесса.

4. Thread_Priority_Above_Normal – приоритет потока становится на 1 единицу больше приоритета процесса.

5. Thread_Priority_Highest – приоритет потока становится на 2 единицы больше приоритета процесса.

6. Thread_Priority_Idle – в этом случае для процессов относящихся к классам Idle, Normal, High приоритет потока становится равным 1. Для процесса RealTime приоритет потока становится раным 16.

7. Thread_Priority_Time_Critical – для процессов Idle, Normal, High уровень приоритета равен 16, для RealTime – 31.

Относительный уровень приоритета потока хранится в базе данных потока. Функции не обладают кумулятивным действием, то есть, если функцию SetPriority(hThread, и несколько раз написать Thread_Priority_Lowest), то уровень приоритета потока уменьшится только на 2 единицы относительно базового.