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

1 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

18592. Системные среды автоматизированных систем. Назначение системных сред автоматизированных систем 30.5 KB
  Системные среды автоматизированных систем Назначение системных сред автоматизированных систем Системы автоматизированного проектирования относятся к числу наиболее сложных и наукоемких АС. Наряду с выполнением собственно проектных процедур необходимо автоматизи...
18593. Системы управления базами данных 37.5 KB
  Системы управления базами данных В большинстве автоматизированных информационных систем применяют СУБД поддерживающие реляционные модели данных. Среди общих требований к СУБД можно отметить: 1 обеспечение целостности данных их полноты и достоверности; 2 защита дан
18594. Распределенные базы данных 35 KB
  Распределенные базы данных В крупных АС построенных на основе корпоративных сетей не всегда удается организовать централизованное размещение всех баз данных и СУБД на одном узле сети. Поэтому появляются распределенные базы данных РБД. При построении РБД приходитс
18595. Системные среды автоматизированных систем 30 KB
  Системные среды автоматизированных систем Применяют два способа тиражирования. Способ называемый репликацией первой копии основан на выделении среди серверов с копиями базы данных одного первичного сервера репликатора. Внесение изменений пользователями возможно
18596. Интеллектуальные средства поддержки принятия решений 26.5 KB
  Интеллектуальные средства поддержки принятия решений В общем случае полная формализация управления проектированием не может быть достигнута поэтому полезную роль играют системы DSS Decision Support Systems поддержки решений принимаемых людьми. В качестве таких систем часто и
18597. Функции систем PDM 58.5 KB
  Функции систем PDM Системы PDM предназначены для управления проектированием и его информационного обеспечения. Это осуществляется путем упорядочения информации о проекте и управления соответствующими документами включая спецификации и другие виды представления данны
18598. Структура технического обеспечения 40.5 KB
  Структура технического обеспечения Требования предъявляемые к техническому обеспечению Техническое обеспечение САПР включает в себя различные технические средства hardware используемые для выполнения автоматизированного проектирования а именно ЭВМ периферийные
18599. Эталонная модель взаимосвязи открытых систем 34.5 KB
  Эталонная модель взаимосвязи открытых систем Для удобства модернизации сложных информационных систем их делают максимально открытыми т. е. приспособленными для внесения изменений в некоторую часть системы при сохранении неизменными остальных частей. В отношении выч
18600. Аппаратура рабочих мест в автоматизированных системах проектирования и управления 34 KB
  Аппаратура рабочих мест в автоматизированных системах проектирования и управления Вычислительные системы в САПР В качестве средств обработки данных в современных САПР широко используют рабочие станции серверы персональные компьютеры. Применение больших ЭВМ и в т