методичка к 1 лабе. Указания к Лабораторн. работе 1. Методические указания по основным темам дисциплины Операционные системы

• Название: Методические указания по основным темам дисциплины Операционные системы
• Анкор: методичка к 1 лабе
• Дата: 23.03.2023
• Размер: 328.31 Kb.
• Имя файла: Указания к Лабораторн. работе 1.docx
• Тип: Методические указания; #1010704
• страница: 2 из 4

1.2. Дисциплины обслуживания

Как уже упоминалось, планировщик заданий обеспечивает выбор задания (задачи) из очереди и передачу его на обработку в соответствии с определенной дисциплиной обслуживания.

Дисциплиной обслуживания называют правило, на основе которого из очереди выбирается задание на обслуживание.

Классификация дисциплин обслуживания приведена на рисунке.1.2.



Рисунок. 1.2. Классификация дисциплин обслуживания

При изучении темы 1 рассматриваются 4 дисциплины обслуживания:

1. 
   линейная дисциплина обслуживания FIFO (First In – First Out) – из очереди заявок на обслуживание выбирается заявка, поступившая в очередь первой;
   
2. 
   линейная дисциплина обслуживания LIFO (Last In – First Out) – из очереди заявок на обслуживание выбирается заявка, поступившая в очередь последней;
   
3. 
   дисциплина обслуживания с фиксированным приоритетом SJF (Short Job First) – из очереди заявок на обслуживание выбирается заявка с минимальным временем обслуживания;
   
4. 
   дисциплина обслуживания с фиксированным приоритетом PRT (PRioriTy) – из очереди заявок на обслуживание выбирается заявка с максимальным приоритетом.
   

1.3. Оценка эффективности планирования

Существует несколько оценок эффективности планирования. Одной из них является время обращения задания – время, прошедшее с момента поступления задания в систему до момента завершения его выполнения.

,

где t – время обращения задания;

t_З – время завершения задания;

t_П – время поступления задания.

Но эта оценка не является универсальной. Например, если сравнивать время обращения одночасового и одноминутного задания (при условии, что задания начнут выполняться сразу же, как только поступят в систему), то время обращения одночасового задания будет значительно больше, чем время обращения одноминутного. Но это совсем не значит, что одночасовое задание было обслужено плохо, т.к. время обращения задания не может быть меньше времени выполнения.

Более универсальной оценкой, позволяющей сравнивать между собой задания любой

длины, является взвешенное время обращения

,

где W – взвешенное время обращения;

T – действительное время выполнения задания (трудоемкость).

Для случая M заданий можно провести оценку по среднему взвешенному времени обращения

,

где – средневзвешенное время обращения;

– взвешенное время обращения i-го задания;

M – количество заданий.
1.4. Пример построения временной диаграммы
мультипрограммной работы Вычислительной Системы
(дисциплина обслуживания FIFO)
Примем, что имеются 9 единиц оперативной памяти (ОП) и 5 единиц внешних устройств (ВУ). Характеристики требований заданий к вычислительной системе приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Характеристики заданий

Номер задания -польз.	Время поступления	Необходимое процессорное время	Требования к ОП	Требования к ВУ
1	0	30	8	1
2	7	10	7	1
3	12	10	8	2
4	20	20	1	1

Время ввода каждого задания определим по формуле:

t_ввода = q  N,

где q – время работы одного внешнего устройства (q = 5 ед. времени);

N – число внешних устройств.

Таким образом, если бы задания выполнялись по одному, то на каждое задание было бы затрачено время

T = t_ввода + t_проц.,

где T – время выполнения задания;

t_проц. – процессорное время, затраченное для выполнения задания.

В Вычислительную Систему поступает поток заданий, при «одновременном выполнении» - параллельном - нескольких заданий процессорное время распределяется между ними равномерно в зависимости от коэффициента мультипрограммирования К. Таким образом, реально затраченное время для выполнения задания больше необходимого процессорного времени. Коэффициент мультипрограммирования К – это количество задач параллельно выполняющихся на определенном интервале, количество задач, которые делят время CPU поровну между собой..
Для простоты предполагается, что все внешние устройства могут работать параллельно, не задерживая друг друга.

Временная диаграмма мультипрограммной работы ВС при приведенных выше исходных данных изображена на рисунке 1.3 (О -режим ожидания загрузки, З – загрузка, П –нахождение -на –выполнении, получает долю CPU в зависимости от К).



Рисунок 1.3. Временная диаграмма мультипрограммной работы ЭВМ для ДО FIFO

Процесс построения временной диаграммы рассмотрен в таблице 1.2.

Таблица 1.2

Описание построения временной диаграммы

Вре-мя	Событие
t = 0	Поступило задание 1. Т.к. свободных ресурсов (ОП и ВУ) заданию хватает, оно назначается на выполнение. (Начинается ввод). К=0,CPU не используется.
t = 5	Ввод завершен и все процессорное время отдается для выполнения задания 1. К=1.
t = 7	Поступило задание 2. Свободных ресурсов для выполнения задания недостаточно, поэтому оно помещается в очередь на ввод ( загрузка ). К=1.
t = 12	Поступило задание 3. Свободных ресурсов для выполнения задания недостаточно, поэтому оно также помещается в очередь. В очереди сейчас находятся задания 2 и 3. К=1.
t = 20	Поступило задание 4. Т.к. свободных ресурсов заданию хватает, оно назначается на ввод.. Первые 5 ед. времени процессорное время заданию 4 не требуется и его полностью получает задание 1. К=1.
t = 25	Завершился ввод задания 4. С этого момента времени процессор необходим обоим заданиям. Процессор начинает работать в мультипрограммном режиме. Каждое из заданий получает 10 ед. процессорного времени. В сумме процессорного времени затрачено 20 ед. К=2.
t = 45	Завершено выполнение задания 1. Ресурсы, занятые им, освобождены. Теперь свободных ресурсов достаточно для назначения на выполнение задания 2 или 3 (но не одновременно). В действие вступает дисциплина обслуживания FIFO. На ввод назначается задание 2 – оно поступило первым (задание 3 остается в очереди). К=1.
t = 50	Те 5 ед. времени, в течение которых выполнялся ввод задания 2, все процессорное время (5 ед.) получило задание 4. Вновь процессор начинает работать в мультипрограммном режиме. 10 ед. процессорного времени распределяются между заданиями 4 и 2. К=2.
t = 60	Выполнение задания 4 завершено, но освободившихся ресурсов недостаточно для назначения на выполнение задания 3. Задание 3 остается в очереди. К=1.
t = 65	Завершилось выполнение задания 2. освободившихся ресурсов достаточно для назначения на ввод задания 3. Интервал 75-65 К =0. Т= 75 К=1. Задание 3 выполняется в однопрограммном режиме.
t = 85	Завершилось выполнение задания 3. К= 0.

Каким образом можно проверить правильность построения временной диаграммы?

Для этого необходимо определить по временной диаграмме, сколько времени работал процессор. Это временные интервалы с t = 5 до t = 65 и с t = 75 до t = 85. В интервале с t = 65 до t = 75 процессор простаивал. Таким образом, процессор работал в течение 70 ед. времени.

Далее необходимо просуммировать процессорное время всех выполненных заданий.

T_{процессора} = 30 + 10 + 10 + 20 = 70 ед.

Значения равны, следовательно, диаграмма построена верно. Студенту это выполнять не надо!

Для оценки эффективности дисциплины обслуживания найдет средневзвешенное время обращения. Согласно формуле . Необходимо найти взвешенные времена выполнения каждого задания (данные берем из временной диаграммы и таблицы):

W₁ = (t_З – t_П)/T = (t_З – t_П)/(t_ввода + t_проц) = (t_З – t_П) /(q  N + t_проц) =

= (45 – 0)/(5  1 + 40) = 1.00;

W₂ = (65 – 7)/(5  1 + 15) = 2.90;

W₃ = (82 – 12)/(5  2 + 10) = 3.65;

W₄ = (60 – 20)/(5  1 + 35) = 1.00;

Т.о. W_ср = (W₁ + W₂ + W₃ + W₄)/4 = 2.14.