1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ [ IEEE Std. 610.12-1990 ] ОС - collection SW, FirmWare and

HW элементов, которые управляют исполнением компьютерных программ и обеспечивают распределение

компьютерных ресурсов.
ПО ОС ВС, представляет собой комплекс управляющих и обслуживающих программ, обеспечивающих максимальную эффективность системы за счет автомати- ческого управления вычислительными ПРС и ресурсами при обработке потока задач task, задача, ЗЧ - основной объект выполнения работ в ВС, требующий ресурсов: памяти (ОП и ВнП) для размещения ЗЧ, устройств обмена для загрузки/разгрузки ЗЧ, времени ПРЦ для выполнения операций обработки ЗЧ job, задание, ЗД - единица работ ВС, представленных в виде ЗЧ или последователь-ности ЗЧ job batch, пакет заданий - последовательность ЗД, вводимых через устройства ввода Задача ОС - обеспечить минимизацию общего времени обработки потока ЗД.

ЗД (ШЗД) Каждая ЗЧ выполняется, используя ресурсы ВНП и ОП. Поскольку

объекты ЗЧ размещены во ВНП, а исполняются в ОП, то Монитор управления памятью действует так, чтобы в процессе выполнения необходимая для реализации вычислительного процесса информация подкачивалась из ВНП в ОП, а полученные результаты по мере окончания их активного использования откачивались из ОП во ВНП.
Таким образом ОП – это окно, на которое проектируется информация ВНП, необходимая для реализации вычислительного процесса.

и утилит обмена ОП и ВНП. Запросы к Монитору поступают

от Монитора ЗЧ и Планировщика ЗД. Следуя приведенному алгоритму – Монирор ВИП должен различать памяти разных устройств (здесь ОП и ВНП) для того чтобы в пользовательских приложениях (ЗД, ЗЧ) этого уже не надо было делать.
То-есть модель ВИП – это модель пользователя, но не разработчика Монитора управления памятью операционной системы.

в ВС - Распределение ВИП между ЗД при поступлении заявок на

дополнительную ВНП или на возврат ВНП - Распределение ВИП между ЗЧ при поступлении заявок на дополнительную ОП или на возврат ОП - Перераспределение занятой и свободной памяти в целях уничтожения малопригодных для использования областей памяти (сборка мусора)

определяет способ выбора ВПРС из очереди активных и определяет для

ВПРС величину кванта.


Бесприоритетные дисциплины определяют алгоритмы упорядочения заявок (постановки в очередь) и алгоритмы выбора заявки из очереди. FIFO – First In First Out LIFO - Last In First Out RND - Random SJN - Shortest Job Next (упорядочение по min времени обслуживания) SRN - Shortest Residuary time Next (упорядочение по min времени дообслуживания) С ростом пропуск- С ростом загрузки системы ной способности tожидания растет tожидания падает Бесприоритетные дисциплины позволяют регулировать производительность системы, либо путем подключения больших ресурсов ПРЦ к обслуживанию ВПРС, либо путем регулирования нагрузки на процессор

?

tожидания

загрузка r = l/m

1

ВПРС ставится в соответствие приоритет – число, обозначающее вес (привилегии)

ВПРС. При вычислении приоритета учитывают вес ВПРС, занятые ВПРС ресурсы, и т.п. Привилегированность нужна важным ВПРС и дефицитным ресурсам Относительные приоритеты – когда ресурс (ПРЦ) отдается очередному ВПРС и не возвращается даже если в очереди появился более приоритетный ВПРС. Абсолютные приоритеты - очередной ВПРС отдает ресурс (ПРЦ) при появлении в очереди ПРС с более высоким приоритетом. Прерванный процесс впоследствии дообслуживается в соответствии с выбранной дисциплиной (сразу, на общих основаниях, с изменением приоритета)
Относительные приоритеты действуют мягче, они дают преимущество высоким приоритетам, но при этом не сильно замедляют менее приоритетные ВПРС. Абсолютные сильно ускоряют , но и сильно замедляют разно приоритетные ВПРС.

не регулирует очередность ВПРС по какому-либо признаку, т.к. в среднем

это означает выполнение одинакового количества операций в единицу времени. Максимизируется загрузка всех ПРЦ-ров.
Разделение времени (РВ) ускоряет короткие ВПРС, т.е. делает их приоритетными за счет большего ожидания обслуживания у больших заданий.
Квантование – метод РВ, обеспечивающий предоставление N ВПРС в N раз более медленных ВМ.

ПРС по какому-либо признаку, т.к. в среднем это означает выполнение

одинакового количества операций в единицу времени. Максимизируентся загрузка ПРЦ-ров

Task1

т.е. делает их приоритетными за счет большего ожидания обслуживания у

больших заданий. Классическое РВ - мультипрограммная работа с приоритетом коротких задач. Квантование – метод РВ, обеспечивающий предоставление N ПРС в N раз более медленных ВМ.

OS

time

PrcIO

Prc

time

PrcIO

Prc

time

Task2

PrcIO

Prc

C2

time

Мультипрограммная работа – режим разделения времени - квантование – совмещает обмен и счет на PrcIO и Prc, обеспечивая через определенные интервалы времени (кванты) перераспределение ресурсов процессоров. Пропускная способность системы достаточно велика, но ниже чем в ПО, время ожидания ответа мало и пропорционально величине Задания

С1

С2

С1

квантование переходит в бесприоритетную дисциплину FIFO. Если квант q 0

, то квантование переходит в дисциплину, где tпребывания ~ длине ПРГ в ВПРС Уменьшение кванта q означает увеличение издержек переключения, поэтому квант выбирают так: - величина q должна быть пропорциональна ~ времени выполнения среднего задания (ВПРС) - время выполнения ЗЧ в кванте д.б. >> издержек переключения с ПРГ на ПРГ
Квантование с изменяющимся квантом q Алгоритм Корбато – qi = q0 * 2i , т.е. после круга в очереди на обслуживание с приоритетом i, ВПРС переходит в очередь i+1 приоритета, где получает квант в 2 раза большей величины. Алгоритм Корбато – алгоритм очередей с обратными связями, где ВПРС обслуживаются с такими квантами, которые им более всего подходят. Он дает преимущество коротким Зч, т.е. делает их приоритетными за счет большего ожидания обслуживания больших Зч