Computer operating system (ICT Tamil Notes) 04

கணினி இயக்க முறைமை

பல்நிரல்படுத்தல் (Multiprogramming)

ஆரம்ப கால கணினிகளில் செயலியொன்றின் நேரம் பெறுமதிமிக்கதாக இருந்ததுடன் இந்நேரத்தை அதிகூடியளவில் பயன்படுத்திக் கொள்வது கடினமானதால் கணினிப் பாகங்களில் செயற்பாடு மிகவும் மந்தகதியாயிருந்தது. அவ்வாறு நடப்பதற்கு செயலியொன்று ஏதேனுமொரு ஏற்பட்ட உடனே இதுவரை செய்த கொண்டிருந்த வேலையை நிறு்திவிட்டு இடையூறு (Interupt) க்கு பதிலளிக்கப்படும். இது முழு முறைமைக்கும் ஏற்பட்ட பாரிய விரும்பத்தகாத நிகழ்வாகும். இந்நிலைக்கு தீர்வாக 1960 களில் பல பயனர்கள் (Multiprogramming) ஒரெ தடவையில் செயற்படுத்தக்கூடியதுமான முறைமைகள் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டன. இம்முறைமைகள் செயலியால் தொடர்ந்து செயற்பாடுகளை மேற்கொள்ளக்கூடிய வகையில் திருத்தியமைக்கப்பட்டன. எனவே இச்செயல் உயர் செயற்றிறனுடன் கூடியதென்பதை தௌிவுபடுத்தியது. இம்முறைமைகளில் ஒரே தடவையில் பல மென்பொருட்களை இயக்கக்கூடிய வசதி ஏற்பட்டது.

நவீன கணினிகளில் ஏதேனும் மென்பெருட்களை இயக்கும்போது அம்மென்பொருளின் ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட பிரதிகளை ஒரே தடவையில் பிரதான நினைவகத்திற்கு உட்செலுத்தக் கூடியதுடன் இதன் மூலம் ஒரே தடவையில் பலரால் அம்மென்பொருளை பாவிக்கக்கூடிய வசதி கிடைகின்றது. அது மாத்திரமன்றி சில மென்பொருட்களில் ஒரு பிரதி மாத்திரம் பிரதான நிவைகத்திற்கு உட்படுத்தப்பட்டடு அப்பிரதி பலருக்கு ஒரே தடவையில் அதனை பயன்படுத்தக்கூடிய வசிதியை பெற்றுத் தருகின்றது. இங்கு ஒரே மென்பொருளின் குறியீடு பொதுவாக பகிர்ந்து கொள்ளக்கூடிய முறையென்று பாவிக்கப்படுகின்றது. இம்முறை மீள்செலுத்தி (Re - entered) முறை என்ற பெயரால் அழைக்கப்படுகின்றது.

செயலி ஒன்று ஒரு தடவையில் ஒரு செயற்பாட்டில் ஒரு கட்டளையை மாத்திரம் செயற்படுத்தும். எனினும், ஏதேனுமொரு நேர இடைவௌியில் பல செயற்பாடுகளை தேக்கி வைத்துக் கொள்ளும். அச்செயற்பாடுகளுக்காக செயலி மூலம் நேரம் ஒதுக்கப்படும். ஒதுக்கப்பட்ட நேரம் கிடைக்கும் வரை, மிகுதி செயற்பாடுகள் சில ஒரே நேரத்தில் செயற்படாமல், ஏதேனும் நேர ஒழுங்கிற்கமைய செயற்படுமாயின் அவ்வாறு நடைபெறுவது ஏககால இயக்கம்  (Concurent excecution) என்று அழைக்கப்படும்.

பல்நிரல் பல்தொழில் இயக்க முறைமையொன்றில், கூடிய எண்ணிக்கையிலான செயற்பாடுகள் குறித்த இடைவேளைக்குள் செயற்பாட்டிற்கும் குறித்த நேர ஒதுக்கல் தேவைப்படும். அதே போன்று குறித்த நேரத்தில் அச்செயற்பாடுகள் பூர்த்தி செய்யப்படல் வேண்டும். இச்செயல்கள் நிறைவடைவதற்கு முன்னரே செயலி மூலம் நேர ஒதுக்களை நிறைவு செய்யப்படுமெனின், அதனை கூடிய விரைவில் மீண்டும் ஆரம்பித்து அதன் மிகுதிப் பகுதியை நிறைவு செய்வதற்கு சந்தர்ப்பம் வழங்கப்பட வேண்டும். மேற்குறிப்பிட்டவாறு செயற்பாடுகள் நிறைவடைவதற்கு சந்தர்ப்பம் வழங்கப்பட வேண்டும். மேற்குறிப்பிட்டவாறு செயற்பாடுகள் நிறைவடைவதற்கு முன் இடைநடுவே நிறுத்தக்கூடிய சந்தர்ப்பங்கள் இரண்டு உள்ளன. அவையாவன,

1. வேறொரு செயற்பாட்டின் மூலம் முறைமைக்கு இடையூறு செய்தி வழங்கப்படல் - மென்பொருள் இடையூறு 
2. வன்பொருள் மூலம் இடையூரு செய்தி - வன்பொருள் இடையூரு

ஒரு செயற்பாட்டை நிறுதிதி வேறொரு செயற்பாட்டை வழங்குதல் சந்தர்ப்ப ஆளி (Context Switch) எனப்படும். நவீன இயக்க முறைமைகளில் ஒரு செயற்பாடு பல உபசெற்பாடுகளைக் கொண்டிருக்க முடியும். அவ்வுபச் செயற்பாடுகள் Threeds என அழைக்கப்படும். இவ்வாறான உபசெயற்பாடுகளினால் தனியாக செயற்பட முடியும்.

நேரப்பகிர்வு (Time shearing)

பல பயனர்களுக்கிடையில் பல்தொழில் பல்நிரல் இயக்க முறைமைகள் மூலம் செய்யப்படுகின்ற நேர முகாமைத்துவம். நேரப்பகிர்வு எனப்படும். இது முதன் மதலாக 1960 களில் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டதுடன், 1970 ஆம் தசாப்தமளவில் கணினித் தொழிநுட்பத்தில் திருப்புமுறையை ஏற்படுத்தி கணினி இயக்க முறைமையின் பிரதான பண்பாக அமைந்தது. இதன் மூலம் கிடைக்கப்பெற்ற பிரதிபலனானது பல பயனர்கள் ஒரே கணினியை பாவிப்பதன் மூலம் பண விரயத்தைக் குறைத்துக் கொள்ளக்கூடிய சந்தர்ப்பம் ஏற்பட்டது. மேலும் ஒரே கணினி பிரயோக செயற்பாட்டின்போது ஒரே தடவையில் பலருக்கு இடைச் செயற்பாடுகள் மூலம் தொடர்புபடுவதற்கும் இதன் மூலம் வாய்ப்பு கிட்டுகின்றது.

ஒரு பயனர் செயற்றிறனற்று இருப்பினும் கூடிய எண்ணிக்கையிலான பயனர்கள் பிரயோகப்படுத்தப்படுமிடத்து கூடிய செயற்றிறனுடன் செயற்படுவதற்குரிய சாத்தியத்தை மையமாகக் கொண்டே இவ்வெண்ணகரு உருவானது. இங்கு ஒரு பயனர் கணினியுடன் ஏதாவதொரு செயலை செய்துமுடித்து பின் வெறொரு செயலை ஆரம்பிப்பதற்கு அதிக நேரம் எழுக்கும்போது செயலி அக்காலப்பகுதியில் உதாசீனம் செய்யப்படுகின்றது. பயனர்களது எண்ணிக்ைக அதிகமாக இருக்கும் போது வேறொருவரது பயன்பாட்டிற்கு எந்நேரம் பயன்படுத்தப்படக் கூடியதாயுள்ளது. இவ்வாறு பற்பயனர் செயல்களுக்காக பயன்படுத்தப்படும் குழு பொருத்தமான எண்ணிக்கையில் இருக்கும் போது மழு செயல் முறையும் மிகவும் செயற்றிறனுள்ளதாக அமையும். மேலும் வட்டு, இறுவட்டு, வலையமைப்பு போன்றவற்றிலிருந்து கிடைக்கும் உள்ளீடுகளுக்காக காத்திருக்கும் குறுகிய நேரத்தை வேறொரு பயனரின் பாவனைக்காக உபயோகிப்படுத்தல் இங்கு நடைபெறுகின்றது. 

செயலியின் உச்ச பயன்பாடு (Proocessor Utilization)

கணினியின் மூலம் செயல் ஒன்றை அல்லது பலவற்றை செய்து கொள்ளும்போது இருக்கும் பல வளங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இவற்றில் முக்கியமான வளமானது மத்திய செயற்பாட்டு அலகாகும். இதன் செயற்றிறனை உச்ச அளவில் பயன்படுத்தல் செயலியின் உச்ச பயன்பாடு எனப்படும்.

ஒரு செயற்பாடு மாத்திரம் செயலில் இருக்கும்போது செயலியில் உச்ச பயன் குறைந்து காணப்படும். எனினும் பல்செயற்பாடுகளின் போது செயலியின் பயன்பாடு உச்ச நிலையை அடையும். அவ்வுச்ச நிலையை அடைவதற்காக இயக்க முறைமையினுள் பல்வேறு உபாயங்கள் பாவிக்கப்படுகின்றன. செயல்முறை ஒழுங்குபடுத்தலும் இதன்போது முக்கிய பங்களிப்பைச் செய்கின்றது.

செயலிகளும் செயல் நிலைகளும் (Processors and Prosess States)

கணினி இயக்க முறைமையின் மூலக்கரு மூலம் செயன்முறை முகாமைத்துவம் செய்யப்படும்போது பல்வேறு கட்டங்களின் கீழ் இச்செயல்முறைகள் செயற்பாட்டிற்குட்படுத்தல் வரிசைப்படுத்தப்படும். அவ் ஒவ்வொரு கட்டத்தின் போதும் செயல்முறை மேற்கொள்ளப்பட்டிருக்கும் நிலைகள் பெயரிடப்பட்டுள்ளன. பல்வேறு இயக்க முறைமைகளில் இப்பெயர் மாறுபட்டிருப்பினும் ஒவ்வொரு நிலையிலும் மேற்கொள்ளப்படும் செயல்கள் ஒத்ததாக இருக்கும்.

செயல்முறை அட்டவணைப்படுத்தல் மூலம் செயல்முறைகளுக்கு பொருத்தமான நிலைகள் ஒப்படைக்கப்படுவதுடன் அந்நிலைகள் மாற்றப்பட்டு முகாமைத்துவம் செய்யப்படும். ஒந்நிலைமாற்றல் சந்தர்ப்ப ஆளி (Context Switch)  எனப்படுவதுடன் செயல்முறை உபநிரல் மூலம் இச்செயல் மேற்கொள்ளப்படுகின்றது. இவ்வாறு பல்வேறு நிலைகளின் கீழ் மேற்கொள்ளப்படும் செயல்முறை செயற்படுத்தும் சந்தர்ப்பத் தொடரின் பின் அவற்றின் செயற்பாடு முடிவடைந்து பிரதான நனைவகத்திலிருந்து நீக்கப்படும். செயன்முறைகளின் அடிப்படை சந்தர்ப்பங்களையும் அச்சந்தர்ப்பங்களில் நிலவும் நிலைகளையும் கவனிப்போம்

செயல்முறை நிலை வரைபடம் (Process State Diagram)

​

மேலுள்ள வரைபடத்தின் வட்டங்களின் மூலம் செயல்முறை சந்தர்ப்பங்களும் அவற்றிற்கு ஏற்படக்கூடிய சந்தர்ப்பம் மாறுதல் தொடர்பாக அம்புக்குறிகள் மூலமும் காட்டப்பட்டுள்ளது அதன்படி உருவாக்கப்பட்ட (Created) செயல்முறையொன்று தயார் நிலைக்கு கொண்டுவரப்பட்டு அது பிரதான நினைவகத்திற்கு வருவதால் அந்நிலை இயக்க நிலைக்கு உட்படுத்தப்பட்டு செயலிக்கு செல்வதற்கு அல்லது மறைமுக நினைவகத்திற்கு சென்று காத்திருக்க நேரிடும். இயக்க நிலைக்கு உட்படுமாயின் அந்நிலை நிறைவு செய்யப்பட்டு, பிரதான நினைவகத்திலிருந்து நீக்கப்படுவதற்கு நிறுத்தப்பட்ட அல்லது முடிவுற்ற நிலைக்கு (Terminated State) உட்படுவதற்கு அல்லது இடை நிறுத்தப்பட்டு இடையூறு ஏற்பட்ட நிலைக்கு உட்பட்டு மறைமுக நினைவகத்தில் காத்திருக்க நேரிடக்கூடும்.