Kurzzeitplaner vs. Langzeitplaner: Unterschied und Vergleich

Der Kurzzeitplaner, auch CPU-Scheduler genannt, wählt aus den Prozessen aus, die zur Ausführung bereit sind, weist ihnen CPU-Zeit zu und verwaltet so die Ausführung von Prozessen in der unmittelbaren Zukunft. Im Gegensatz dazu bestimmt der Langzeitplaner oder Zulassungsplaner, welche Prozesse aus dem Pool aller Prozesse in die Bereitschaftswarteschlange gebracht werden, um die Systemlast auszugleichen und langfristig eine effiziente Ressourcennutzung sicherzustellen.

Key Take Away

1. Ein kurzfristiger oder CPU-Scheduler weist Prozessen, die zur Ausführung bereit sind, Systemressourcen zu. Im Gegensatz dazu bestimmt ein Langzeit-Scheduler, auch Job-Scheduler genannt, welche Prozesse zum System zugelassen werden sollen.
2. Der kurzfristige Planer konzentriert sich auf die Maximierung der CPU-Auslastung und die Minimierung der Wartezeit für Prozesse. Im Gegensatz dazu konzentriert sich ein langfristiger Planer darauf, sicherzustellen, dass das System mit nur wenigen Prozessen gleichzeitig beherrschbar ist.
3. Kurzzeit- und Langzeitplaner sind wichtig, um Systemressourcen zu verwalten und eine effiziente Leistung sicherzustellen.

Kurzfristiger vs. langfristiger Planer

Der kurzfristige Scheduler wählt den Prozess aus der Bereitschaftswarteschlange aus, der ausgeführt werden muss. Der Prozess ist geschickt durch den kurzfristigen Scheduler an die CPU. CPU-Scheduler ist ein anderer Name für Kurzzeit-Scheduler. Der Langzeitplaner platziert den Prozess in der Bereitschaftswarteschlange. Job-Scheduler ist ein anderer Name für einen Langzeit-Scheduler.

Zeitpläne arbeiten zusammen, um die Prozessplanung zu erleichtern. Kurzzeit- und Langzeitplaner sind die Systemsoftware, die die Prozessplanung effektiv handhabt.

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Vergleichstabelle

Merkmal	Kurzzeitplaner (CPU-Planer)	Langzeitplaner (Jobplaner)
Funktion	Wählt den nächsten Prozess aus Warteschlange bereit die CPU zugewiesen werden soll	Wählt Jobs aus dem aus Stellenpool und nimmt sie in das System auf und stellt sie in die Bereitschaftswarteschlange
Warteschlange verwendet	Bereit Warteschlange (Prozesse im Speicher, bereit zur Ausführung)	Jobpool (alle eingereichten Jobs)
Setzen Sie mit Achtsamkeit	CPU-Auslastung (Maximieren Sie die CPU-Auslastung, indem Sie sie ausgelastet halten.)	Multiprogramming-Ebene (Kontrollieren Sie die Anzahl der Prozesse im System)
Auswahlkriterien	Priorität, Round Robin, Shortest Job First (SJF) usw.	Verschiedene Faktoren wie Priorität, Speicherbedarf, Ressourcenverfügbarkeit
Ausführungsgeschwindigkeit	Sehr schnelle (muss häufig vorkommen)	Langsamer (muss nicht so oft passieren)
Auswirkungen auf die Benutzererfahrung	Bestimmt Reaktionsfähigkeit des Systems (wie schnell Prozesse CPU-Zeit erhalten)	Beeinflusst Durchsatz (Anzahl der im Laufe der Zeit abgeschlossenen Aufträge)
Beispiel	Wer zuerst kommt, mahlt zuerst (FCFS), kürzeste verbleibende Zeit zuerst (SRTF), Prioritätsplanung	Mehrstufige Warteschlangenplanung, prioritätsbasierte Einlasskontrolle
Anwesend in	Alle Betriebssysteme	Nicht vorhanden in Time-Sharing-Systemen (Prozesse verlassen den Speicher nicht)

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Was ist der Kurzzeitplaner?

Funktionalität

Die Hauptfunktion des Kurzzeitplaners besteht darin, den nächsten Prozess aus dem Pool bereiter Prozesse auszuwählen und ihm CPU-Zeit zuzuweisen. Dieser Entscheidungsprozess findet häufig statt, wobei die Zeitspanne zwischen Millisekunden und Mikrosekunden liegt. Der Scheduler muss konkurrierende Prioritäten wie Prozessprioritätsstufen, E/A-Vorgänge und die Gesamtsystemlast ausgleichen, um die Systemleistung zu optimieren.

Eigenschaften

1. Schnelle Ausführung: Der Kurzzeitplaner arbeitet schnell, da er schnelle Entscheidungen hinsichtlich der Prozessausführung treffen muss. Es muss die CPU effizient verwalten, um Leerlaufzeiten zu vermeiden und den Durchsatz zu maximieren.
2. Prioritätsbasierte Planung: Viele kurzfristige Planer verwenden prioritätsbasierte Planungsalgorithmen, um zu bestimmen, welcher Prozess als nächstes ausgeführt werden soll. Prozesse mit höherer Priorität können eine Vorzugsbehandlung erhalten, um kritische Systemanforderungen oder Benutzererwartungen zu erfüllen.
3. Vorkaufsrecht: Preemption ist eine Schlüsselfunktion des Kurzzeitplaners, die es ihm ermöglicht, die Ausführung eines Prozesses mit niedrigerer Priorität zu unterbrechen, um CPU-Zeit einem Prozess mit höherer Priorität zuzuweisen. Dadurch wird sichergestellt, dass wichtige Aufgaben zeitnah ausgeführt werden, was zur Reaktionsfähigkeit des Systems beiträgt.

Bedeutung

Der Kurzzeitplaner hat erheblichen Einfluss auf die Gesamtleistung und Reaktionsfähigkeit des Betriebssystems. Durch die effiziente Verwaltung der CPU-Ressourcen und die Priorisierung von Prozessen nach ihrer Wichtigkeit trägt es zur Aufrechterhaltung der Systemstabilität und Benutzerzufriedenheit bei. Darüber hinaus trägt eine effektive kurzfristige Planung zu einer optimalen Ressourcennutzung bei und steigert die Effizienz der Computerumgebung.

 

Was ist der Langzeitplaner?

Funktionalität

Die Hauptfunktion des Langzeitplaners besteht darin, den Zustrom von Prozessen in das System zu verwalten und anhand verschiedener Kriterien wie Systemressourcen, Prioritäten und Planungsrichtlinien zu bestimmen, welche Prozesse zur Ausführung zugelassen werden sollen. Dieser Scheduler steuert den Grad der Multiprogrammierung und beeinflusst Faktoren wie Systemdurchsatz, Reaktionszeit und Gesamtsystemleistung.

Eigenschaften

1. Jobauswahl: Der Langzeitplaner wählt Prozesse aus dem Pool der eingehenden Jobs aus und nimmt sie anhand vordefinierter Kriterien in das System auf. Zu diesen Kriterien können Faktoren wie Prozesspriorität, Ressourcenanforderungen und Systemlast gehören. Durch die sorgfältige Auswahl der zuzulassenden Prozesse zielt der Langzeitplaner darauf ab, ein Gleichgewicht zwischen Systemreaktionsfähigkeit und Ressourcennutzung aufrechtzuerhalten.
2. Load Balancing: Die langfristige Planung spielt eine entscheidende Rolle beim Lastausgleich, indem eingehende Prozesse gleichmäßig auf die verfügbaren Ressourcen verteilt werden. Es verhindert eine Systemüberlastung, indem es die Geschwindigkeit reguliert, mit der neue Prozesse zugelassen werden, und stellt so sicher, dass die Systemressourcen nicht überlastet werden und allen Prozessen angemessene Aufmerksamkeit geschenkt wird.
3. Ressourcenmanagement: Der Langzeitplaner koordiniert sich mit anderen Systemkomponenten, um Systemressourcen effektiv zu verwalten. Bei der Zulassung neuer Prozesse werden Faktoren wie CPU-Verfügbarkeit, Speichernutzung und E/A-Geräteauslastung berücksichtigt und die Ressourcenzuweisung optimiert, um die Systemleistung und -stabilität zu verbessern.

Bedeutung

Der Langzeitplaner ist für die Aufrechterhaltung der Systemstabilität, die Vermeidung von Ressourcenkonflikten und die Maximierung der Ressourcennutzung im Betriebssystem von entscheidender Bedeutung. Durch die Steuerung des Prozesszustroms und die Regulierung der Systemlast trägt es dazu bei, einen fairen Zugriff auf Ressourcen sicherzustellen und die Gesamtsystemeffizienz aufrechtzuerhalten. Eine effektive Langzeitplanung trägt zu einem verbesserten Systemdurchsatz, kürzeren Reaktionszeiten und einem verbesserten Benutzererlebnis in Mehrbenutzer- und Multitasking-Umgebungen bei.

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Hauptunterschiede zwischen kurzfristig und Langzeitplaner

1. Umfang:
   • Kurzzeitplaner:
     • Arbeitet schnell und trifft häufig Entscheidungen darüber, welcher fertige Prozess als nächstes ausgeführt werden soll.
     • Konzentriert sich auf die sofortige Zuweisung von CPU-Zeit an fertige Prozesse.
   • Langzeitplaner:
     • Arbeitet auf einer höheren Ebene und bestimmt, welche Prozesse zur Ausführung in das System aufgenommen werden sollen.
     • Gleicht die Systemlast aus und sorgt langfristig für eine effiziente Ressourcennutzung.
2. Zeitrahmen:
   • Kurzzeitplaner:
     • Behandelt Entscheidungen, die häufig getroffen werden, wobei die Zeitspanne zwischen Millisekunden und Mikrosekunden liegt.
     • Trifft schnelle Entscheidungen zur Verwaltung der CPU-Ressourcen und zur Aufrechterhaltung der Systemreaktionsfähigkeit.
   • Langzeitplaner:
     • Behandelt Entscheidungen, die seltener getroffen werden, wenn neue Prozesse in das System eintreten.
     • Steuert den Zufluss von Prozessen in das System und beeinflusst Faktoren wie den Systemdurchsatz und die Ressourcennutzung.
3. Funktionalität:
   • Kurzzeitplaner:
     • Wählt den nächsten Prozess aus dem Pool der bereiten Prozesse aus und weist ihm CPU-Zeit zu.
     • Hauptsächlich befasst er sich mit der CPU-Ressourcenverwaltung und der Prozessausführung.
   • Langzeitplaner:
     • Wählt aus, welche Prozesse aus dem Pool der eingehenden Jobs zur Ausführung in das System aufgenommen werden sollen.
     • Gleicht die Systemlast aus, verwaltet Systemressourcen und reguliert die Geschwindigkeit, mit der neue Prozesse zugelassen werden.

Literaturhinweise

1. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/5532867/
2. https://arxiv.org/abs/1111.5348