Лекція 7 Тема 1. 7 Планування процесів

Лекція 7 Тема 1. 7 Планування процесів у комп’ютерних системах (с) Гроза П. М.

Навчальні питання 1. Дисципліни планування - вимоги, показники, класифікація 2. Базові дисципліни планування 2 (с) Гроза П. М.

Література 1. Шеховцев В. А. Операційні системи. – К. : Видавнича група BHV, 2005. - 576 с. : іл. стр. 89 -99 3. Системное програмное обеспечение /А. В. Гордеев А. Ю. Молчанов – СПб. : Питер 2003. – 736 с. : ил. стр. 52 -67 4. Таненбаум Э. , Вудхалл А. . Операционные системы. Разработка и реализация. Класика CS. 3 -е изд – СПб. : Питер 2007. – 704 с. : ил. стр. 118 -137 3 (с) Гроза П. М.

1. Дисципліни планування - вимоги, показники, класифікація (с) Гроза П. М.

Планування - як система масового обслуговування Рис. 7. 1 5 (с) Гроза П. М.

Причини переривання обслуговування виконання процесу завершилося процес запросив виконання операції, що вимагає очікування іншого ресурсу виконання перерване системою 6 (с) Гроза П. М.

Дисципліни планування ( порядок обслуговування вхідної черги, черговість вибору заявок на обслуговування 7 (с) Гроза П. М.

Показники оцінки ефективності функціонування t – тривалість процесу T – час реакції процесу M=T-t - втрачений час R=t/T - відношення реактивності P=T/t - штрафне відношення Показники як функції t: T(t), M(t), R(t), P(t) 8 (с) Гроза П. М.

Вимоги до дисциплін планування 1) справедливість 2) максимальна пропускна здатність 3) прийнятний час реакції 4) гарантований час реакції 5) передбачуваність 6) врахування зовнішніх пріоритетів 7) мінімізовані накладні витрати по реалізації дисципліни 8) комплексного використання ресурсів 9 (с) Гроза П. М.

Оцінка ефективності планування процесів Реальний процес виконання програми в CPU операцій I/O Класифікуються обчислювальні обмінні Припускається Обмінні процеси подаються послідовністю CPU команд між двома операціями I/O 10 (с) Гроза П. М.

Класифікація дисциплін планування З погляду реалізації дисципліни що витісняють (preemptive) дисципліни що не витісняють (non-preemptive), або кооперативні (cooperative) Особливості для preemptive можливо переривання активного процесу із ініціативи планувальника часті перемикання процесів non-preemptive забезпечують необхідні показники справедливості обслуговування 11 (с) Гроза П. М.

Пріоритети процесів 1) зовнішні - призначаються адміністратором, користувачем внутрішні - визначає система по характеристиках процесу 2) статичні - визначаються при надходженні в систему й не змінюються динамічні - періодично перераховуються планувальником 3) абсолютні - виконуються процеси з найвищим пріоритетом відносні - допускається при плануванні виконання низькопріоритетних процесів 12 (с) Гроза П. М.

Апріорна інформації процес при плануванні тривалість процесу t екстраполяції часу CPU на основі попереднього інтервалу S - використаний час CPU до переходу в очікування I/O E- прогноз а попередньому інтервалі для поточного інтервалу W 1, W 2 - вагові коефіцієнти При збільшенні W 1 - прогноз стає більше реактивним W 2 - більше інерційним 13 (с) Гроза П. М.

Питання 14

2. Базові дисципліни планування (с) Гроза П. М.

2. 1 FCFS (first come - first serve) (першим прийшов – першим обслуговується) або FIFO Характеристика дисципліна без витиснення забезпечує мінімум накладних витрат середній втрачений час M не залежить від тривалості процесу дисципліна вважається кращою для довгих процесів при Mкорот= Mдовгих: Pкорот > Pдовгих 16 (с) Гроза П. М.

Переваги та недоліки FCFS Переваги простота гарантія відсутність нескінченного відкладання процесів Недолік є невитісняльним середній час відгуку може бути значним він підлягає ефекту конвою (convoy effect) 17 (с) Гроза П. М.

Планування процесів по дисципліні FCFS Опис Рис. 7. 2 у системі процеси A, B, С і D, тривалістю процеси надходить в систему в момент прямокутник - інтервал часу перебування процесу в системі A (6): A - ідентифікатор процесу, 6 – тривалість – активний стан процесу – стан очікування А – активний процес в даний момент часу 18 (с) Гроза П. М.

2. 2 RR (round robin) (карусель, кругове планування) Характеристика процес отримує CPU на деякий квант часу Q t>Q: процес витісняється з CPU в кінець черги готових процесів і чекає виділення йому наступного кванта часу при Q →∞: RR вироджується в FCFS показники ефективності залежать від Q штрафне відношення P постійне на великих Q 19 (с) Гроза П. М.

Переваги та недоліки RR Переваги найпростіша дисципліна з витісненням найкращі показники, якщо тривалість процесів t→Q: процеси укладаються в один Q і не стають у чергу повторно Недолік на ділянці t

Планування процесів по дисципліні RR Рис. 7. 3 21 (с) Гроза П. М.

2. 3 SJN (shortest job next) (сама коротка робота – наступна) Характеристика дисципліна без витиснення найвищий пріоритет процес з min t для використання має бути відомим t 22 (с) Гроза П. М.

Переваги та недоліки SJN Переваги кращі показники M, P для коротких процеців забезпечує максимальну пропускну здатність системи Недолік гірші показники для довгих процесів при високому ступені завантаження активізація довгих процесів може відкладатися нескінченно штрафне відношення P ↑ для коротких процесів 23 (с) Гроза П. М.

Планування процесів по дисципліні SJN Рис. 7. 4 24 (с) Гроза П. М.

2. 5 PSJN (preemptive SJN) (SJN з витисненням) Характеристика поточний активний процес переривається, якщо час виконання, що залишився, більше ніж у новоприбулого процесу 25 (с) Гроза П. М.

Переваги та недоліки PSJN Переваги забезпечує ще більшу перевагу коротким процесам перед довгими усувається зростання штрафного відношення коротких процесів Прим. Недоліки як і у SJN для крім усуненого 26 (с) Гроза П. М.

Планування процесів по дисципліні PSJN Рис. 7. 5 27 (с) Гроза П. М.

2. 5 HPRN (highest penalty ratio next ) (з найбільшим штрафним відношенням – наступний) Характеристика дисципліна без витиснення забезпечує найкращі показники справедливості за рахунок динамічного перерахунку пріоритетів при звільненні CPU для готових процесів обчислюється поточне штрафне відношення де i - номер процесу wi – час, витрачений процесом на очікування ti – попередньо задана або прогнозована тривалість процесу pi=1 - для процесу, що надійшов CPU віддається процесу з max pi 28 (с) Гроза П. М.

Переваги та недоліки HPRN Переваги для коротких процесів показники справедливості близькі до SJN для довгих показники близькі до FCFS для діапазону середніх процесів показники - середнє між SJN і FCFS і мало залежать від протяжності процесу в часі очікування може враховуватися і очікування в інших чергах Недолік необхідно перерахувати штрафне відношення для всіх процесів при перемиканні 29 (с) Гроза П. М.

Планування процесів по дисципліні HPRN Рис. 7. 6 30 (с) Гроза П. М.

2. 6 SRR (selfish RR) (егоїстичний RR) Характеристика метод з витисненням процеси поділяються на дві категорії: нові й обрані новими - які не отримали жодного кванта часу CPU, всі інші процеси – обрані при надходженні процесу надається пріоритет PR 0 наприкінці кожного j кванта часу перераховуються пріоритети всіх процесів ü для нових процесів d=dn ü для обраних d=do CPU віддається процесу з , при рівності пріоритетів – хто раніше в черзі 31 (с) Гроза П. М.

Переваги та недоліки SRR Переваги додаткові переваги процесам, що виконуються підвищує пропускну здатність системи Недолік показники дисципліни істотно залежать від співвідношення між dn і do при дисципліна вироджується у RR при – в FCFS дисципліна SRR забезпечується 32 (с) Гроза П. М.

Планування процесів по дисципліні SRR Рис. 7. 7 33 (с) Гроза П. М.

2. 7 FB (foreground-background) (передній-задній плани) Характеристика черга готових процесів розщеплюється на дві черги ü переднього плану ü заднього плану черги обслуговуються по дисципліні RR черга переднього плану має абсолютний пріоритет - поки в ній є процеси, черга заднього плану не обслуговується новий процес направляється в чергу переднього плану процес використав Q у черзі переднього плану, переводиться в чергу заднього плану MLFB (multiplylevel feed back) – багаторівневі черги зі зворотним зв'язком 34 (с) Гроза П. М.

Переваги та недоліки MLFB Переваги забезпечує селекцію процесів по тривалості MLFB ефективна для систем з інтерактивним режимом роботи 35 (с) Гроза П. М.

Планування процесів по дисципліні MLFB Рис. 7. 7 Кількість черг n=7 Під шкалою - стани процесів у кожний момент часу ü “а” - для активного процесу ü “номер черги” - для неактивного 36 (с) Гроза П. М.

Варіації методу MLFB виконувати зворотне переміщення процесу в чергу з меншим номером після того, як процес прождав установлений інтервал часу в низькоприорітетный черги установити розмір кванта залежної від номера черги - в черзі з більшими номерами попадають більше довгі процеси, їхнє обслуговування з більшим квантом дозволить заощадити витрати на перемикання обслуговувати різні черги по різних дисциплінах (наприклад: RR - для першої черги, FCFS - для другої) 37 (с) Гроза П. М.

Питання 38

Самостійна робота (2+2) Якість диспетчеризації та гарантія обслуговування 3. Системное програмное обеспечение /А. В. Гордеев А. Ю. Молчанов – СПб. : Питер 2003. – 736 с. : ил. стр. 61 -67 Планування в інтерактивних системах. Планування в системах реального часу 4. Таненбаум Э. , Вудхалл А. . Операционные системы. Разработка и реализация. Класика CS. 3 -е изд – СПб. : Питер 2007. – 704 с. : ил. стр. 127 -135 39 (с) Гроза П. М.