2. Планирования заданий в системах с мультипрограммированием.

При мультипрограммировании основной функцией планировщика заданий является выборка заданий на выполнение.

Предположим, что в нашей системе применяется простейший алгоритм планирования процессов: алгоритм равномерного циклического квантования, при котором каждому процессу в системе выделяется небольшой квант процессорного времени стандартной величины. Другими словами, если в системе одновременно находятся на выполнении n заданий, процессорное время распределяется между ними равномерно.

Процессорное время - сумма квантов времени ЦПУ, затраченного на выполнение данного задания.

1. Без учета ввода-вывода.

Задания выполняются мультипрограммно, но без учета ввода-вывода, т.е. эти задания используют только центральный процессор.

Кванты процессорного времени, выделяемые для выполнения заданий, пусть будут достаточно малыми. Следовательно если в памяти находятся одновременно два задания, то каждое из них будет выполняться вдвое медленнее.

5	-	-	-	-	-	-	-	х
4	-	-	-	-	-	-	х	-
3	-	-	-	-	х	-	-	-
2	-	-	х	-	-	-	-	-
1	-	-	-	-	-	-	-	-
- выполнение или готовность
х - время поступление

 

Рисунок -1. Мультипрограммное выполнение пяти заданий - без совмещения по вводу-выводу.

Мультипрограммирование снижает производительность с точки зрения среднего времени обращения.

Среднее взвешенное время обращения улучшается.

Наихудший вариант - поступление заданий одновременно. Наилучший вариант - последовательное поступление следующего задания после завершения предыдущего.

2. С учетом ввода-вывода.

На практике заметная часть времени выполнения задания тратится на ожидание завершения необходимых для его работы операций ввода вывода, выполнение которых может быть совмещено с обработкой ЦП других заданий. Вместо ожидания процессор мог бы переключиться на обработку другого задания.

Следовательно планировщик должен таким образом создавать процессы заданий, чтобы наиболее оптимально загрузить все устройств машины. Конфликты процессов будут создавать среднее время ожидания.

3. С учетом требования к памяти и без учета ввода вывода.

Для выполнения программы необходимо выделить определенное количество основной памяти. Но в любой системе память конечна, и ее выделение процессам подвержено определенным алгоритмам и условиям. Привести пример.

Конфликты по памяти также увеличивают среднее время ожидания.

4. С учетом требований к памяти внешним устройствам без учета ввода вывода.

Конфликты возникающие при распределении внешних устройств, могут заметно отразиться на эффективности вычислительного процесса. Привести пример.

5. Обобщение результатов.

   1. Применение принципа FIFO снижает длительность времени ожидания для каждого задания.

   2. Планирование по принципу "сначала короткие задания" обеспечивает уменьшение среднего времени обращения, но отдает явное предпочтение коротким заданиям.

   3. Алгоритмы с предвидением дают самые лучшие оценки по времени обращения, но их трудно реализовать.

   4. Применение мультипрограммирования дает выигрыш по времени обращения для некоторых смесей заданий, и, наоборот, существуют смеси заданий, на которых мультипрограммирование приводит к противоположному результату.