11. Мультипрограммный режим работы эвм.

В ЭВМ можно выделить следующие режимы работы:

- однопрограммный; - разделения во времени;

- мультипрограммный; - диалоговый;

- пакетной обработки; - режим реального времени.

Режим работы компьютера определяется порядком прохождения задач через компьютер, и в первую очередь количеством задач, параллельно обрабатываемых на компьютере. Режим работы компьютера самым непосредственным образом влияет на производительность вычислительных машин и систем, их эффективности и надежности. В современных ЭВМ, обладающих развитой аппаратно-программной системой управления, возможно использование нескольких режимов работы, основными из которых являются однопрограммный и мультипрограммный режимы.

Мультипрограммный режим – режим, при котором в памяти ЭВМ хранится несколько программ и выполнение одной программе может быть прервано для перехода к выполнению другой с последующим возвратом к прерванной программе. Цель применения мультипрограммного режима – повысить эффективность использования компьютера за счет параллельной работы его основных устройств. При мультипрограммной обработке любая программа последовательно находится в четырех состояниях: ожидание счета, счет, ожидание ввода-вывода, ввод-вывод. Мультипрограммный режим повышает производительность ЭВМ за счет увеличения числа задач, решаемых ЭВМ в течение некоторого промежутка времени. При этом время решения отдельной задачи увеличивается по сравнению со временем решения ее в однопрограммном режиме.

Базовыми понятиями мультипрограммного режима функционирования ЭВМ являются процесс и ресурс.

Процесс - это система действий, реализующая определенную функцию в вычислительной системе и оформленная так, что управляющая программа вычислительной системы может перераспределять ресурсы этой системы в целях обеспечения мультипрограммирования. То есть процесс - это некоторая деятельность, связанная с исполнением программы на процессоре.

Всякий потребляемый объект (независимо от формы его существования), обладающий некоторой практической ценностью для потребителя, является ресурсом.

Основные черты мультипрограммного режима:

• в оперативной памяти находятся несколько пользовательских программ в состояниях активности, ожидания или готовности;

• время работы процессора разделяется между программами, находящимися в памяти в состоянии готовности;

• параллельно с работой процессора происходит подготовка и обмен с несколькими устройствами ввода-вывода.

Мультипрограммирование предназначено для повышения пропускной способности вычислительной системы путем более равномерной и полной загрузки всего ее оборудования, в первую очередь процессора. При этом скорость работы самого процессора и номинальная производительность ЭВМ не зависят от мультипрограммирования.

12. Режим пакетной обработки

В ЭВМ можно выделить следующие режимы работы:

- однопрограммный; - разделения во времени;

- мультипрограммный; - диалоговый;

- пакетной обработки; - режим реального времени.

Режим работы компьютера определяется порядком прохождения задач через компьютер, и в первую очередь количеством задач, параллельно обрабатываемых на компьютере. Режим работы компьютера самым непосредственным образом влияет на производительность вычислительных машин и систем, их эффективности и надежности.

Режим пакетной обработки. В этом режиме задачи (программы и данные), подготовляемые многими пользователями ЭВМ, собираются в пакеты. Пакет состоит из заданий (не более 15), относящимся ко многим задачам, обработка которых требует определенного машинного времени. Различают два режима пакетной обработки: в первом число задач, выполняемых одновременно, фиксируется, а во втором не фиксируется, т.е. в процессе работы ЭВМ оно может меняться динамически. Пакет, предварительно записанный на том или ином носителе информации, вводится в ОЗУ ЭВМ. Когда пакет загружен, ЭВМ выбирает на обработку несколько задач и начинает выполнять их в мультипрограммном режиме. Когда решение одной группы задач пакета закончено, из него выбирается для обработки следующая группа, это продолжается до тех пор, пока не будет обработана последняя группа задач пакета. После этого в ЭВМ вводится новый пакет задач. Пакетная обработка данных позволяет увеличить производительность ЭВМ и уменьшить стоимость машинной обработки информации.

Особенности ОС с поддержкой мультипрограммирования следующие:

Управление памятью. Поскольку заданий в памяти может быть несколько, причем число и размеры их областей могут меняться, перед операционной системой возникает задача распределения памяти для пользовательских заданий – выделения памяти для загружаемого пользовательского задания и ее освобождения после завершения каждого задания

Планирование загрузки процессора (CPU scheduling) – реализация в ОС алгоритмов выбора очередного задания из набора загруженных в память заданий и выделения кванта времени центрального процессора очередному выбранному заданию. В отличие от однозадачного режима, в режиме мультипрограммирования операционная система, таким образом, в определенные моменты времени должна сделать выбор, какое из нескольких загруженных в память заданий запустить.