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

80583. Разработка стратегии продвижения бренда обучающего центра сферы услуг на российский рынок (на примере бренда «Академия Колористики и Геометрии Натальи Туниковской») 1.42 MB
  Объектом работы является бренд «Академия Колористики и Геометрии Натальи Туниковской». Предметом исследования является разработка стратегии продвижения бренда на российский рынок. В первой главе на теоретико-методологической основе рассмотрены базовые понятия бренда и его основных элементов...
80584. Проект реконструкции ОРУ-110 кВ на подстанции «Ингалинская» 304.05 KB
  Оборудование РУ по своим паспортным данным должно удовлетворять условиям работы как при номинальном режиме так и при КЗ. Аппараты и шины должны обладать необходимой термической и динамической стойкостью; изоляция оборудования должна выдерживать возможные повышения...
80585. Разработка мероприятия по наладке и эксплуатации вычислительного модуля (ВЧС) в составе устройства числового программного управления (УЧПУ) «Электроника МС2101» с выполнением реальной части 370.73 KB
  Целями дипломного проектирования являются: разработка мероприятий по наладке и эксплуатации вычислительного модуля (ВЧС) в составе УЧПУ «Электроника МС2101»; выполнение реальной части дипломного проекта, изготовление универсального прибора диагностирования (осциллографа) и программного обеспечения к нему.
80586. Особенности переводческих трансформаций в рассказах Э.По 384 KB
  В процессе перевода часто оказывается невозможным использовать соответствие слов и выражений, которые нам дает словарь. В подобных случаях мы прибегаем к трансформационному переводу, который заключается в преобразовании внутренней формы слова или словосочетания или же ее полной замене для адекватной передачи содержания высказывания.
80587. Рекреационные ресурсы и курортология 2.05 MB
  Структура рекреационного потенциала территории представляет собой систему, состоящую из двух ведущих блоков: ресурсной составляющей, представленной рекреационными ресурсами и социально-экономической составляющей, представленной материально-технической базой.
80588. Течения в Мировом океане 667 KB
  Учебное пособие посвящено одной из наиболее интересных проблем современной океанологии - теоретическому изучению течений в Мировом океане. Показаны основные силы, вызывающие движение в океане. Представлены сведения о математическом решении направления и скорости плотностных и дрейфовых течений.
80589. ФИЗИЧЕСКАЯ ГЕОГРАФИЯ МАТЕРИКОВ И ОКЕАНОВ В ВОПРОСАХ И ОТВЕТАХ 1.77 MB
  Объектом изучения физической географии материков и океанов являются природные территориальные комплексы (ландшафты) Земли (ПТК), планетарные закономерности и морфоструктурные особенности их возникновения, развития и изменения под влиянием хозяйственной деятельности человека.
80590. Экологические проблемы Крыма 593 KB
  Решение экологических проблем, по-видимому, вряд ли возможно при развитии чисто рыночных отношений. Индустриально развитые страны после безуспешных попыток найти решение экологических проблем на путях развития рыночной экономики были вынуждены расширить и ужесточить государственное вмешательство...
80591. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРИРОДНЫХ РЕГИОНОВ МИРА 362.5 KB
  Различают несколько групп хозяйственно-культурных типов: Первобытные охотники собиратели и рыболовы среди которых различают: собирателей и охотников жаркого пояса собирателей и рыболовов морских побережий и бассейнов больших рек охотников и рыболовов холодного пояса...