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

2 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

16523. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛОВ И ЦЕПЕЙ 643.91 KB
  Отчет по лабораторной работе №3 ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛОВ И ЦЕПЕЙ 1.Цель работы Экспериментальное подтверждение основных теоретических разделов курса ознакомление с некоторыми приборами и овладение методикой основных электрических измерений. Так ж
16524. Поверка вольтметра В-7-72 и генератора ГЗ-118 100 KB
  Поверка вольтметра В772 и генератора ГЗ118 Лабораторная работа №3 Цель и задачи работы В данной лабораторной работе необходимо провести исследование различных способов измерения разности фаз двух гармонических колебаний на примере осцилло...
16525. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК И ПАРАМЕТРОВ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ 202.94 KB
  ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК И ПАРАМЕТРОВ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ. Отчет по лабораторной работе №5 по дисциплине Электроника Цель работы Ознакомиться с конструкцией полевых транзисторов с управляющим pn переходом их принципом действия характеристиками и параметр...
16526. РАЗРАБОТКА И РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМА ЛЕКСИЧЕСКОГО АНАЛИЗАТОРА 61.5 KB
  Лабораторная работа № 3/4 РАЗРАБОТКА И РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМА ЛЕКСИЧЕСКОГО АНАЛИЗАТОРА 2.1. Введение Цель работы: Ознакомиться с теоретическими и практическими основами построения блока лексического анализа компилятора Глава 1. Общая характеристика процесса ко
16527. Информационная среда образовательного учреждения 17.04 KB
  Занятие №1 Тема: Информационная среда образовательного учреждения Цель: Формирование профессиональной компетентности будущего учителя истории в области использования современных информационных интегрированных продуктов на примере информационного интегр
16528. Организационная структура локальной сети ИСОУ и ее программное обеспечение 28 KB
  Лабораторная работа №2 Тема: Организационная структура локальной сети ИСОУ и ее программное обеспечение. Цель: Формирование профессиональной компетентности будущего историка в области использования современных информационных интегрированных. Вопрос...
16529. Программные средства учебного назначения 14.61 KB
  Занятие №3 Тема: Программные средства учебного назначения Цель: Формирование профессиональной компетентности будущего историка в области использования программных средств учебного назначения. Вопросы для обсуждения: Понятие программных средств уче
16530. Разработка и использование программных средств учебного назначения 13.45 KB
  Занятие №4 Тема: Разработка и использование программных средств учебного назначения Цель: Формирование профессиональной компетентности будущего историка в области использования программных средств учебного назначения. Вопросы для обсуждения: п...
16531. Цифровые образовательные ресурсы для исторического образования 15.37 KB
  Занятие №5 Тема: Цифровые образовательные ресурсы для исторического образования Цель: Формирование профессиональной компетентности будущего историка в области использования цифровых образовательных ресурсов. Вопросы для обсуждения: Понятие цифровые ...