OSと資源管理

タスクには、CPUを使用している実行状態、CPUが割り当てられれば実行できる実行可能状態、入出力完了などの事象を待つ待ち状態があります。CPUを使えるタスクが複数ある場合、OSがどのタスクを実行するか決めます。

実行中のタスクからCPUを取り上げて別のタスクへ割り当てられる方式はプリエンプティブ方式です。ラウンドロビンでは、実行可能なタスクに一定の時間を順番に割り当てます。

実行可能と待ちはCPUを使っていない理由が異なる。

仮想記憶は、プログラムから見えるアドレス空間と実際の主記憶を対応付け、主記憶より大きなアドレス空間を扱えるようにする仕組みです。必要な部分を主記憶へ読み込み、不要な部分を補助記憶側に置くことができます。

ページング方式では、仮想アドレス空間と実記憶を固定長のページやページ枠に分けて管理します。参照したページが主記憶に存在しないとページフォールトが発生し、必要なページを読み込みます。

ページが主記憶に無い参照でページフォールトが起こる。

ページ枠がすべて使用中の状態で新しいページを読み込むときは、主記憶から追い出すページを選びます。FIFOは、主記憶へ最も早く読み込まれたページを置き換える方式です。参照された時刻ではなく、読み込まれた順序を用います。

LRUは、最も長い間参照されていないページを置き換える方式です。FIFOとLRUは同じ参照列でも異なるページを選ぶことがあるため、問題では各参照時点のページ枠の内容を順に追います。

FIFOは読込順、LRUは最終参照時刻で選ぶ。

CPUと入出力装置では処理速度が大きく異なることがあります。OSは入出力要求を管理し、装置の処理完了を割込みによって受け取るなどして、CPUが入出力完了まで何もせず待ち続ける時間を減らします。

スプーリングは、低速な入出力装置へ渡すデータを磁気ディスクなどに一時的に蓄え、CPU側の処理と入出力装置側の処理を並行させる方式です。プリンタへの出力待ちを一時保存する処理が代表例です。

スプーリングは入出力データを一時保存して並行化する。