プリエンプティブ方式とは

プリエンプティブ方式という言葉は、コンピュータサイエンス、特にオペレーティングシステムやタスクスケジューリングの文脈でよく使われています。プリエンプティブ方式とは、優先順位の高いタスクが、現在実行中の優先順位の低いタスクを中断または「先取り」して、優先順位の高いタスクを直ちに実行できるようにするスケジューリング手法のことです。プリエンプティブ・スケジューリングは、重要なタスクが迅速に実行され、システムリソースが異なるタスクやプロセス間で効率的かつ公平に割り当てられることを保証するために使用されます。

プリエンプティブ・スケジューリングを理解するために、コーヒーショップで行列を作っている人たちを想像してみてください。プリエンプティブでないシナリオでは、各人が注文の順番を待たなければならず、バリスタは客が来た順番に厳格にサービスを提供する。しかし、先制シナリオでは、VIP客が到着した場合、「列に割り込んで」すぐにサービスを受けることができ、他の客のサービスを一時的に中断させることができます。

最近のオペレーティングシステムでは、複数のプロセスやアプリケーションの同時実行を管理するために、プリエンプティブ・マルチタスキングを使用しています。オペレーティングシステムは、各プロセスに優先順位を付け、スケジューラを使って、どのプロセスを任意の時間に実行すべきかを決定します。優先順位の高いプロセスが実行できるようになった場合、スケジューラは現在実行中の優先順位の低いプロセスを先取りし、一時的に実行を中断して優先順位の高いプロセスを実行できるようにできます。

プリエンプティブスケジューリングは、リアルタイムオペレーティングシステムにおいて特に重要であり、特定のタスクには厳しいタイミング制約があり、システムの正しい動作を保証するために迅速に実行されなければなりません。RTOSでは、センサーデータの処理や制御ループの更新など、優先度の高いタスクは、優先度の低いタスクを先取りして、必要な時間内に実行されるようにできます。

コンピュータシステムでは、ハードウェア割り込みは、キーボード、マウス、ネットワークカードなどの外部機器によって発生するイベントで、プロセッサが直ちに注意を払う必要があります。割り込みが発生すると、プロセッサは現在のタスクの実行を一時的に中断して割り込みを処理し、実行中のタスクを効果的に先取りできます。割り込みが処理されると、プロセッサは割り込まれたタスクの実行を再開します。

要約すると、プリエンプティブ方式とは、コンピュータシステム、特にオペレーティングシステムやタスクスケジューリングで用いられるスケジューリング手法であり、優先度の高いタスクが、現在実行中の優先度の低いタスクに割り込んだり、先取りしたりできます。プリエンプティブ方式のスケジューリングは、重要なタスクが迅速に実行され、システムリソースが異なるタスクやプロセス間で効率的かつ公平に割り当てられることを保証するために不可欠です。