Bài giảng Hệ điều hành: Chương 4 - Vũ ĐứcThịnh

Trong các hệ điều hành đa chương hiện đại, việc quản lý và phân bổ tài nguyên CPU một cách hiệu quả là yếu tố then chốt để đảm bảo hiệu suất và khả năng đáp ứng của hệ thống. Định thời CPU đóng vai trò trung tâm trong nhiệm vụ này, quyết định cách các tiến trình hoặc tiểu trình chia sẻ và sử dụng bộ xử lý. Chương này cung cấp cái nhìn tổng quan toàn diện về định thời CPU, từ các khái niệm nền tảng, giới thiệu các giải thuật định thời khác nhau, đến các tiêu chí quan trọng để đánh giá và lựa chọn giải thuật phù hợp cho một hệ thống cụ thể. Mục tiêu là trang bị kiến thức để hiểu rõ cơ chế hoạt động và tầm quan trọng của việc tối ưu hóa định thời trong kiến trúc hệ điều hành.

Sinh viên ngành Khoa học Máy tính, Kỹ thuật Máy tính, hoặc bất kỳ ai quan tâm đến nguyên lý hoạt động và thiết kế của hệ điều hành.

Tài liệu này tập trung vào định thời CPU, một khía cạnh thiết yếu của hệ điều hành đa chương, nhằm tối đa hóa việc sử dụng CPU. Nó bắt đầu bằng cách giới thiệu các khái niệm cơ bản như chu kỳ CPU burst và I/O burst, là nền tảng cho việc hiểu cách các tiến trình luân phiên giữa thực thi và chờ. Khái niệm về Bộ định thời CPU ngắn hạn (Scheduler) và Bộ phân phối (Dispatcher) được làm rõ, bao gồm các chức năng như chuyển ngữ cảnh và thời gian trễ phân phối (Dispatch latency), đây là các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống. Sau đó, tài liệu đi sâu vào các tiêu chuẩn đánh giá định thời, bao gồm việc sử dụng CPU, thông lượng, thời gian hoàn tất, thời gian chờ và thời gian đáp ứng, đồng thời nhấn mạnh mục tiêu tối ưu hóa các tiêu chí này (ví dụ: cực đại hóa thông lượng, cực tiểu hóa thời gian chờ). Các giải thuật định thời CPU phổ biến như First-Come, First-Served (FCFS), Shortest-Job-First (SJF), Priority và Round Robin (RR) được trình bày chi tiết. Ngoài ra, tài liệu còn đề cập đến các chủ đề nâng cao hơn như định thời tiểu trình, định thời trong môi trường nhiều bộ xử lý, định thời CPU thời gian thực và việc áp dụng các giải thuật định thời trên một số hệ điều hành, cung cấp một khung sườn toàn diện để phân tích và đánh giá hiệu quả của các chiến lược định thời khác nhau.