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

4 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

78296. Серцево-судинна система в умовах спокою, фізіологічних стресів, під час фізичного навантаження та в умовах патології: серцево-судинна система в умовах фізіологічних стресів і під час фізичного навантаження 73.2 KB
  Реакція серцево судинної системи на фізичне навантаження. Короткий зміст лекції: Реакція серцево судинної системи на фізичне навантаження. Під час фізичного навантаження функціональні зміни що відбуваються у серцевосудинній системі спрямовані на задоволення вимог які ставляться до неї а саме: збільшення доставки поживних речовин до працюючих м‘язів і своєчасне виведення з організму продуктів метаболізму.
78297. Серцево-судинна система в умовах спокою, фізіологічних стресів, під час фізичного навантаження та в умовах патології: серцево-судинної системи в умовах патології 70.15 KB
  Ішемічна хвороба серця. В цілому стан шоку виникає якщо або суттєво знижена насосна функція серця або наповнення камер серця відбувається дуже неадекватно. Існує декілька додаткових компенсаторних процесів які виникають у разі виникнення шоку: Дихання часте і поверхневе що посилює венозне повернення до серця через діяльність дихального насосу. Однак через те що компенсаторні механізми включають значне звуження артеріол то кровоток в тканинах за виключенням серця і головного мозку може виявитися неадекватним не зважаючи на майже...
78298. Бронхо-легенева система в умовах спокою, тренувальних впливів, екстремальних, граничних та патологічних станів: бронхо-легенева система в умовах спокою 157.42 KB
  Кількісні показники зовнішнього дихання. Для цього треба застосовувати комплекси фізичних вправ які розвивають дихання. Дихання людини Дихання людини складається з таких процесів: Зовнішнє дихання вентиляція легень надходження повітря в повітроносні шляхи і газообмінміж альвеолами та зовнішнім середовищем. Значення дихання для людини Газообмін між організмом і зовнішнім середовищем надходження О2 до клітин організму а також виведення СО2 з організму.
78300. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ УГЛОВЫХ РАЗМЕРОВ 187 KB
  Система единиц на угловые размеры Углом в плоскости называется геометрическая фигура образованная двумя лучами сторонами угла выходящими из одной точки вершины. Полуплоскости называются гранями двугранного угла а их общая прямая ребром. В промышленности чаще всего приходится иметь дело с двугранными углами однако для удобства измерений требования к точности относятся к углу в плоскости т. углу получаемому пересечением двугранного угла плоскостью перпендикулярной ребру.
78301. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ МЕТРИЧЕСКОЙ РЕЗЬБЫ 606 KB
  Резьбовые соединения используемые в машиностроении Резьбовым соединением называется соединение двух деталей с помощью резьбы т. элементов деталей имеющих один или несколько равномерно расположенных винтовых выступов резьбы постоянного сечения образованных на боковой поверхности цилиндра или конуса. Контур сечения канавок и выступов в плоскости проходящей через ось резьбы общий для наружной и внутренней резьбы называется профилем резьбы.
78302. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ПРЯМОБОЧНЫХ ШЛИЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ 398.5 KB
  Шлицевым соединением или зубчатым соединением называется разъемное соединение вала с отверстием когда на валу имеются зубья выступы а в отверстии соответствующие впадины шлицы. Шлицевое соединение можно представить как многошпоночное соединение с равномерно расположенными шпонками. В зависимости от формы профиля выступов у вала и впадин у втулки имеются прямобочные шлицевые и эвольвентные соединения. Значительно реже применяются шлицевые соединения с треугольным профилем.
78303. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ШПОНОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ 101 KB
  В шпоночных соединениях имеются вал и отверстие как в гладких соединениях. На валу и во втулке этого соединения имеются пазы расположенные вдоль оси. В машиностроении в основном используют шпоночные соединения с призматическими сегментными и клиновыми шпонками. Помимо перечисленных шпоночных соединений в машиностроении используются и нормируются точности других шпоночных соединений представляющих в определенном роде разновидность перечисленных: соединения с призматическими направляющими шпонками с призматическими высокими...
78304. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС И ПЕРЕДАЧ 811 KB
  Зубчатое колесо представляет собой деталь сложной геометрической формы в виде диска с зубьями на внутренней или наружной цилиндрической или конической поверхности входящими в зацепление с зубьями другого зубчатого колеса. Принцип нормирования точности зубчатых колес и передач Трудность в отношении нормирования точностных требований к зубчатым передачам заключается в том что эти детали сложны по своей геометрической форме а кроме того они являются элементами кинематической...