2. Мультипрограммирование и режимы работы ос.

Мультипрограммирование, или многозадачность, - это способ организации вычислительного процесса, при котором на одном процессоре попеременно выполняются сразу несколько программ. Эти программы совместно используют не только процессор, но и другие ресурсы компьютера.

ОС делятся на системы пакетной обработки, системы разделения времени и системы реального времени.

Мультипрограммирование в системах пакетной обработки

Системы пакетной обработки предназначались для решения задач в основном вычислительного характера, не требующих быстрого получения результата. Главной целью систем пакетной обработки является максимальная пропускная способность, т.е. решение максимального числа задач в единицу времени.

Для достижения этой цели в системах пакетной обработки используется следующая схема функционирования: в начале работы формируется пакет заданий, каждое задание содержит требование к системным ресурсам; далее из этого пакета формируется так называемая «мультипрограммная смесь», т.е. множество одновременно выполняемых задач. Для одновременного выполнения выбираются задачи, предъявляющие разные требования к ресурсам, так, что бы обеспечивалась сбалансированная загрузка всех устройств вычислительной машины.

В силу того, что в системах пакетной обработки выбор нового задания из пакета заданий зависит от внутренней ситуации, т.е. выбирается наиболее выгодное задание, в таких системах невозможно гарантировать выполнение того или иного задания в течение определенного периода времени.

Мультипрограммирование в системах разделения времени

Целью систем разделения времени является повышение удобства и эффективности работы пользователя.

Особенностью таких систем является то, что здесь каждому процессу в определенном порядке выделяется квант процессорного времени, т.о. пользователи, запустившие программы на выполнение, получат возможность поддерживать с ними диалог.

В силу того, что системы разделения времени предоставляет ресурсы не только «выгодным» процессам, - они обладают меньшей пропускной способностью, чем системы пакетной обработки.

Мультипрограммирование в системах реального времени

Системы реального времени предназначены для управления от компьютера различными техническими объектами, или технологическими процессами. В таких системах критичным является реактивность системы, т.е. время реакции системы. В зависимости от жесткости системы это время либо задано жестко, либо может варьироваться в достаточно широком диапазоне.

В системах реального времени не стремятся максимально загружать все устройства, наоборот, при проектировании программно управляющего комплекса обычно закладывается некий «запас» вычислительной мощности на случай пиковой нагрузки.

3. Реляционная алгебра. Операции проецирования, декартового произведения, соединения.

Реляционная алгебра в явном виде представляет набор операций, которые можно использовать, чтобы сообщить системе, как в базе данных из определенных отношений реально построить необходимое отношение.

Декартово произведение двух отношений А и В (А × В), где А и В не имеют общих имен атрибутов, определяется как отношение с заголовком, представляющим собой сцепление двух заголовков исходных отношений А и В, и телом, состоящим из множества кортежей t таких что первым является любой кортеж отношения А, а вторым – любой кортеж, принадлежащий отношению В. Кардинальное число результирующего отношения равно произведению кардинальных чисел исходных отношений, а степень равняется сумме степеней.

Проекцией отношения А по атрибутам Х, Y,…,Z (A[X, Y,…Z]), где каждый из атрибутов принадлежит отношению А, называется отношение с заголовком {Х, Y,…,Z} и с телом, содержащим множество всех кортежей вида <Х:x, Y:y, ..., Z:z> таких, что в отношении A имеется кортеж, атрибут Х которого имеет значение x, атрибут Y имеет значение y, ..., атрибут Z имеет значение z. Тем самым, при выполнении операции проекции получается «вертикальное» подмножество данного отношения, то есть подмножество, получаемое исключением всех атрибутов, отношения-операнда с естественным уничтожением потенциально возникающих кортежей-дубликатов.

Соединение отношений - создает новое отношение, каждый кортеж которого является результатом сцепления кортежей операндов (исходных отношений). Соединение имеет две разновидности: естественное соединение и соединение по условию (θ - соединение). Пусть X={X1, X2, …, Xm}, Y={Y1, Y2, …, Yn}, Z={Z1, Z2, …, Zk}. Естественным соединением отношений A(X,Y) и B(Y,Z) (A JOIN B) называется отношение с заголовком {Х, Y, Z} и с телом, содержащим множество всех кортежей вида <Х:x, Y:y, Z:z> таких, для которых в отношении A значение атрибута Х равно x, а значение атрибута Y равно y, и в отношении В значение атрибута Y равно y, а атрибута Z равно z. При естественном соединении производится сцепление строк

операндов соединения по общим атрибутам. Замечание 1. Соединения не всегда выполняются по внешнему ключу и

соответствующему потенциальному ключу, хотя такие соединения очень распространены и являются важным частным случаем.

Замечание 2. Если отношения A и B не имеют общих атрибутов, то выражение A JOIN B эквивалентно A ×B.

Билет 27