69305

Загальні принципи планування процесів та потоків

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Можливість паралельного виконання потоків залежить від кількості доступних процесорів. Якщо процесор один, паралельне виконання неможливе принципово (у кожен момент часу може виконуватися тільки один потік).

Украинкский

2014-10-03

47.5 KB

3 чел.

Лекція № 9

Тема: Загальні принципи планування процесів та потоків

План

  1.  Особливості виконання потоків
  2.  Механізм і політика планування
  3.  Застосовність принципів планування

Можливість паралельного виконання потоків залежить від кількості доступних процесорів. Якщо процесор один, паралельне виконання неможливе принципово (у кожен момент часу може виконуватися тільки один потік). Якщо кількість процесорів JV> 1, паралельне виконання може бути реалізоване тільки для iV потоків (по одному потокові на процесор).

Якщо потоків у системі більше, ніж доступних процесорів, ОС повинна розв'язувати задачу планування (scheduling). Головна мета планування для однопроцесорної системи полягає у такій організації виконання кількох потоків на одному процесорі, за якої у користувача системи виникало б враження, що вони виконуються одночасно.

Це означення може бути розширене на багатопроцесорні системи у разі виникнення задачі планування, коли кількість потоків перевищує кількість доступних процесорів.

У цьому розділі мова йде про основні види планування, їхні принципи та алгоритми.

Розглянемо загальні принципи, що лежать в основі планування.

Особливості виконання потоків

З погляду планування виконання потоку можна зобразити як цикл чергування періодів обчислень (використання процесора) і періодів очікування введення-виведення. Інтервал часу, упродовж якого потік виконує тільки інструкції процесора, називають інтервалом використання процесора (CPU burst), інтервал часу, коли потік очікує введення-виведення, — інтервалом введення-виведення (I/O burst). Найчастіше ці інтервали мають довжину від 2 до 8 мс.

Потоки, які більше часу витрачають на обчислення і менше — на введення-виведення, називають обмеженими можливостями процесора (CPU bound). Вони активно використовують процесор. Основною їхньою характеристикою є час, витрачений на обчислення, інтервали використання процесора для них довші. Потоки, які більшу частину часу перебувають в очікуванні введення-виведення, називають обмеженими можливостями введення-виведення (I/O bound). Такі потоки завантажують процесор значно менше, а середня довжина інтервалу використання процесора для них невелика. Що вища тактова частота процесора, то більше потоків можна віднести до другої категорії.

Механізми і політика планування

Слід розрізняти механізми і політику планування. До механізмів планування належать засоби перемикання контексту, засоби синхронізації потоків тощо, до політики планування - засоби визначення моменту часу, коли необхідно перемкнути контекст. Ту частину системи, яка відповідає за політику планування, називають планувальником (scheduler), а алгоритм, що використовують при цьому, - алгоритмом планування (scheduling algorithm).

Є різні критерії оцінки політики планування, одні з них застосовні для всіх систем, інші — лише для пакетних систем або лише для інтерактивних.

Сьогодні найчастіше використовують три критерії оцінки досягнення мети.

Мінімальний час відгуку. Це найважливіший критерій для інтерактивних систем. Під часом відгуку розуміють час між запуском потоку (або введенням користувачем інтерактивної команди) і отриманням першої відповіді. Для сучасних систем прийнятним часом відгуку вважають 50-150 мс.

Максимальна пропускна здатність. Це кількість задач, які система може виконувати за одиницю часу (наприклад, за секунду). Такий критерій доцільно застосовувати у пакетних системах; в інтерактивних системах він може бути використаний для фонових задач. Щоб підвищити пропускну здатність, необхідно:

скорочувати час даремного навантаження (наприклад, час, необхідний для перемикання контексту);

ефективніше використати ресурси (для того, щоб ані процесор, ані пристрої введення-виведення не простоювали).

Третім критерієм є справедливість, яка полягає в тому, що процесорний час потокам виділяють відповідно до їхньої важливості. Справедливість забезпечує такий розподіл процесорного часу, що всі потоки просуваються у своєму виконанні, і жоден не простоює. Відзначимо, що реалізація справедливої політики планування не завжди призводить до зменшення середнього часу відгуку. Іноді для цього потрібно зробити систему менш справедливою.


Застосовність принципів планування

Принципи планування потоків застосовні насамперед до багатопотокових систем із реалізацією схеми 1:1 (тут плануються винятково потоки ядра), а також до систем з реалізацією моделі процесів. В останньому випадку замість терміна «потік» можна вживати термін «процес», а інформацію, необхідну для планування, зберігати в структурах даних процесів. Складніші принципи планування використовують у багатопотокових системах, для яких кількість потоків користувача не збігається з кількістю потоків ядра (схеми 1:M\M:N). Для них потрібні два планувальники: один для роботи на рівні ядра, інший - у режимі користувача.

Питання для самоконтролю:

  1.  Особливості виконання потоків
  2.  Планувальник. Алгоритм планування
  3.  Критерії підвищення пропускної здатності
  4.  Застосовність принципів планування


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

9796. Задача поиска. Линейный поиск (последовательный поиск) 48.5 KB
  Задача поиска Постановка задачи: Задан массив содержащий n фамилий. Необходимо определить существует ли в этом массиве заданная фамилия. Если существует, необходимо вывести её номер, иначе сообщить об её отсутствии. Линейный поиск (последовательный ...
9797. Процедуры и функции. Блочная структура программы 112.5 KB
  Процедуры и функции. Блочная структура программы Введение Систематический подход к программированию предполагает повышенное внимание к аспектам, связанным со структурой программы. Представление программы как совокупности (иерархии) относительно обос...
9798. Принятие решений в условиях риска, Эффективность выпуска новых видов продукции 66 KB
  Принятие решений в условиях риска. Элементы неопределенности, присущие функционированию и развитию многих экономических процессов, обуславливают появление ситуаций, не имеющих однозначного исхода (решения). Это обстоятельство усложняет процесс...
9799. Принятие решений в условиях неопределенности 72 KB
  Принятие решений в условиях неопределенности. При принятии решений в условиях неопределенности, когда вероятности возможных вариантов обстановки неизвестны, может быть использованы ряд критериев, выбор каждого из которых, наряду с характером решаем...
9800. Проблемы сравнительной оценки вариантов решений с учетом риска 273.5 KB
  Проблемы сравнительной оценки вариантов решений с учетом риска. Как отмечалось ранее, на методы принятия решений в условиях риска существенное влияние оказывает многообразие критериев и показателей, посредством которых оценивается уровень риска. В р...
9801. Учет риска при инвестировании капитальных вложений 86 KB
  Учет риска при инвестировании капитальных вложений. В условиях рыночной экономики, особенно в период ее становления, инвестирование развития сопряжено с риском неполучения ожидаемых результатов в установленные (желаемые) сроки. В связи с этим возник...
9802. Система критериев принятия рискового решения 133.5 KB
  Система критериев принятия рискового решения. Принятие рискового решения на ведение конкретной операции (сделки) в предпринимательской деятельности является заключительной процедурой на стадии анализа риска в технологии риск-менеджмента. Объективная...
9803. Критерии принятия решения в условиях определенности 77.5 KB
  Критерии принятия решения в условиях определенности. В условиях определенности неблагоприятные последствия рисковой ситуации однозначно и адекватно оцениваются значениями показателей риска. В данном случае используются детерминированные модели и мет...
9804. Критерии принятия решения в условиях стохастической неопределенности 32 KB
  Критерии принятия решения в условиях стохастической неопределенности. В условиях стохастической (частичной) неопределенности (риска) исходы предполагаемого результата деятельности имеют вероятностный характер и взаимосвязи между критериями и показат...