Le multitâches

Introduction
Multi-Tâches
Création de CPU virtuelles
Economique en matériel
Nécessite une couche de logiciel
Multi-Cœur
L’UC fait « plusieurs choses »
Justifié par la loi de MOORE
Le logiciel doit s’adapter…
Tâche B
Tâche A
En attente du processeur
Commutation de contexte
En attente du processeur
Commutation de contexte
En attente du processeur
Commutation de contexte
En attente du processeur
CPU
Tâche A
CSW
TCB_ A
CSW
TCB_ B
CSW
Tâche B
Tâche B
Tâche A
Coopération
YIELD
YIELD
YIELD
La commutation de contexte n’intervient que suite à un appel
explicite dans la tâche en cours
La tâche prend le risque de se faire « arrêter »
Le code de commutation de tâche s’exécute dans le contexte
de la tâche qui fait l’appel
Le code de changement de contexte peut être « linké »
Tout est parfaitement séquentiel
Le séquencement est entièrement écrit par les développeurs
des applications
Tâche B
Tâche A
Ordonnanceur
Sleep(dt)
Préemption
TICK
WakeUp !!
La commutation de contexte intervient sur un critère extérieur
au flux d’exécution
La tâche préemptée « n’a rien demandé… »
Le code de commutation de tâche s’exécute dans un contexte
« hors tâches »
Il est nécessaire de faire intervenir une interruption
Le code de commutation est critique
Notion de TICK système (grain temporel)
Il est possible d’effectuer les changements de contexte sans
faire intervenir les développeurs
Quantum
de temps
Thread1
Préemption
Thread2
Partage du système entre plusieurs utilisations
Mécanisme de « Temps Partagé » avec Quantum
Le passage d’une tâche à l’autre est également appelé
« Round Robin »
Le changement de contexte doit être précédé d’un travail
de planification qui permet de décider quelle tâche doit
tourner  Notion de SCHEDULER (Ordonnanceur)
Les choix d’implémentation au niveau de la planification
sont fortement influencées par l’usage qui sera fait de l’OS:
Confort d’utilisation  Planification sophistiquée et très intrusive
l’objectif est un équilibrage global en réduisant les risques de
blocage.
Prédictibilité  Respect strict des éléments fournis par le
développeur , en conséquence il doit gérer toute les situations.
Chaque tâche passe par des périodes d’urgence et des
périodes de repos (notion de proximité d’une échéance)
L’idéal consisterait à planifier de manière dynamique « par
échéances » toutefois il faut disposer des temps d ’exécution
Cette approche est rarement possible, on passe par une méthode
plus brutale
On associe à chaque tâche un numéro d’ordre qui permet
de déterminer laquelle s’exécute en priorité
Multitâche coopératif ou préemptif FIFO
 FAMINE … une tâche ne tourne jamais
Multitâche préemptif
 ATOMICITE … une donnée est corrompue
Tâche A
Compteur++
LOAD
INC
STO
0
1
1
2
Compteur
0
Tâche B
Compteur++
Préemption
1
1
2
2
3
2
2
2
3
Les objets de synchronisation codifient l’interaction entre
les tâches
Ils permettent de présenter à une tâche un accès exclusif à des
données ou ressources partagées
L’OS ayant une vue globale de l’ensemble des tâches, il est
en mesure de mettre en oeuvre des mécanismes optimisés
inaccessibles à une tâche isolée
MUTEX - SEMAPHORE - EVENEMENT
Multitâche coopératif ou préemptif
 DEADLOCK … attente réciproque
Tâche 1
Tâche2
Besoin = Entrées & Sorties à des instants strictement
connus (intervalle d’erreur prédéfini)
Etat des lieux des CPU
Automate Séquentiel & Programmable
Pas de gestion interne du temps
Temps d’accès à la mémoire & aux périphériques
Complexité croissante des besoins !!
Quelques mythes
Un système temps réel est rapide
Le matériel répond à tous les besoins
Au niveau matériel
Utilisation des Interruptions
Intégration d’un circuit horloge
Garantie des temps d’accès à la mémoire
Contrôleurs de périphériques et de bus
Au niveau logiciel
Maîtrise des chemins d’exécution
Connaissance des situations de « pire cas » temporel
Dans les tâches applicatives
Dans le système (Runtimes – Noyau - Pilotes)
Ce qui est de la responsabilité de l’OS
Temps de réponse sur interruption
Précision du TICK (Timers & Watchdogs)
Stabilité des mécanismes internes (KCall, TLB)
Stabilité des fonctions exposées (CSW, Synchronisation)
Stabilité de la planification des tâches
Ce qui n’est pas de la responsabilité de l’OS
Contention des interruptions
Contention d’accès aux BUS
Comportement interne des pilotes de périphériques
Ainsi que TOUT le logiciel applicatif !!
Oups!
Pour pallier au problème de consommation, on introduit
l’exécution simultanée de programmes
Augmenter le Parallélisme d’exécution
SMT (Hyper-threading): 2002 (Pentium 4)
CMP (Chip Multi Processing): 2005/2006 (Athlon X2, Pentium D,
Core Duo)
Une des voies d’avenir des processeurs est de faire monter le
nombre de cœurs du processeur