Il sistema operativo Windows XP - Apogeo

sincronizzazione, gestione del timer, interrupt software (chiamate asincrone e chiamate di procedura
rinviae) e la spedizione di eccezioni.
3.2.2 Thread e schedulazione
Come in molti sistemi operativi moderni, Windows XP usa i concetti di processi e thread per il
codice eseguibile. Il processo ha uno spazio di indirizzamento di memoria virtuale e informazioni
usate per inizializzare ogni thread, quali una priorità di base ed un'affinità per uno o più processori.
Ogni processo ha uno o più thread, ognuno dei quali è un'unità eseguibile gestita dal kernel. Ogni
thread ha un proprio stato di schedulazione, compresa la priorità attuale, l'affinità del processore e
le informazioni sull’uso della CPU.
I sei possibili stati del thread sono: pronto, standby, funzionante, in attesa, in transizione e
terminato. Pronto (ready) indica che è in attesa di funzionare. Il thread pronto con priorità più alta
viene spostato verso la condizione standby, che significa che sarà il thread successivo ad entrare
in funzione. In un sistema multiprocessore, ogni processo mantiene un thread in condizione di standby.
Un thread è funzionante (running) quando opera su di un processore e funziona fino a che non è
interrotto da un thread a priorità più alta che lo fa terminare: ossia, finisce il proprio tempo di
esecuzione (quantum), o si blocca su di un oggetto del dispatcher, quale un evento che segnala il
completamento di un’operazione di I/O. Un thread è in condizione di attesa (waiting) quando sta
aspettando un segnale di un oggetto del dispatcher. Un nuovo thread è in condizione di
transizione (transition) quando aspetta risorse necessarie per l'esecuzione. Un thread è nella
condizione terminato (terminated) quando finisce l'esecuzione.
Il dispatcher usa uno schema di priorità a 32 livelli per stabilire l'ordine di esecuzione dei
thread. Le priorità sono divise in due classi: classe variabile e classe in tempo reale. La classe
variabile contiene i thread con priorità da 0 a 15, la classe in tempo reale contiene i thread con
priorità da 16 a 31. Il dispatcher usa una coda per ogni priorità di schedulazione ed attraversa l'insieme
delle code dalla più alta alla più bassa finché non trova un thread pronto a funzionare. Se un thread ha
una particolare affinità di processore, ma quel processore non è disponibile, il dispatcher passa oltre e
continua a cercare un thread pronto che può funzionare su di un processore disponibile. Se non trova
alcun thread pronto, il dispatcher esegue un thread speciale chiamato thread inattivo (idle thread).
Quando il quantum di tempo del thread si esaurisce, l'interrupt dell'orologio mette in coda un
quantum di fine DPC al processore per rischedulare il processore stesso. Se il thread interrotto è
nella classe a priorità variabile, la sua priorità viene abbassata, mai sotto quella base.
L'abbassamento della priorità del thread serve a limitare il consumo della CPU dei thread con
prevalente attività computazionale (compute bound). Quando un thread a priorità variabile viene
rilasciato da un’operazione di wait, il dispatcher amplifica la priorità. La quantità di amplificazione
dipende dal dispositivo che il thread stava attendendo; per esempio, un thread in attesa di
un’operazione di I/O da tastiera avrebbe un grande incremento di priorità, mentre un thread in
attesa di un’operazione su disco avrebbe un incremento modesto. Questa strategia tende a dare buoni
tempi di risposta ai thread interattivi che usano il mouse e le finestre, e permette a thread collegati ad
attività di I/O di tenere i dispositivi I/O occupati, mentre consente ai thread collegati ad attività di
elaborazione di utilizzare cicli sparsi di CPU in background. Questa strategia è usata da parecchi
sistemi operativi in time-sharing, compreso UNIX; inoltre il thread associato con la finestra attiva
GUI dell'utente riceve un’amplificazione della priorità per migliorare il proprio tempo di risposta.
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