- •Модуль 4 Вариант 1
- •1. Опишите подход к планированию в мультипроцессорах посредством разделения времени. В чем суть единой структуры данных для планирования, каковы достоинства и недостатки.
- •2. В чем суть механизма умного планирования, приоритетного планирования, родственного планирования, двухуровневого планирования.
- •3. Опишите подход функционирования ос на каждом cpu - метод персональной копии. Дайте графическую интерпретацию и основные замечания. В чем состоят достоинства и недостатки.
- •4. Организация коллективных операций в mpi.
- •Вариант 2
- •1. Опишите подход к функционированию ос на мультипроцессорах – персональная копия ос лишь cpu-хозяину, остальные – cpu-подчиненные.
- •3. Опишите подход к планированию в мультипроцессорах посредством совместного использования адресного пространства.
- •Вариант 4
- •Модуль 5 Вариант 1
- •Модель операционной системы
- •3 Вариант
- •1) Понятие масштабируемости. Особенности многопроцессорной Windows.
- •2) Графическая интерпретация этапов создания процесса в Windows
- •3) Основные функции Win32 api по работе с потоками
- •4) Функции Win32 api для работы с основными сервисами диспетчера памяти.
- •5) Защита объектов и протоколирование обращений к ним. Олицетворение: описание, назначение
- •6) Драйверы устройств. Типы драйверов устройств: пользовательский режим и режим ядра. Wdm-драйверы. Многоуровневые драйверы.
- •7) Пространство имен томов. Диспетчер монтирования. Точки монтирования. Монтирование томов.
- •8) Схема взаимодействия компонентов фс при вводе-выводе. Явный файловый ввод- вывод.
- •4 Вариант
- •1. Ключевые подсистемы ос Windows и их описание.
- •2. Этапы создания процесса.
- •3. Этапы создания потока в Windows.
- •5 Вариант
- •6 Вариант
- •Вариант 2
- •3. Особенности реализации потоков в Linux. Системный вызов clone.
- •Некоторые системные вызовы, относящиеся к безопасности
- •Вариант 5
- •Основные вызовы стандарта posix для управления терминалом
- •Вариант 6
- •Алгоритмы замещения страниц
Модуль 4 Вариант 1
1. Опишите подход к планированию в мультипроцессорах посредством разделения времени. В чем суть единой структуры данных для планирования, каковы достоинства и недостатки.
Разделение времени
Алгоритм планирования независимых процессов (или потоков) состоит в поддержании единой структуры данных для готовых процессов, возможно, просто списка, но скорее всего множества списков для процессов с различными приоритетами. Пока эти процессы независимы, подобное планирование представляет собой разумный выбор.
Наличие единой структуры данных планирования, используемой всеми CPU, обеспечивает CPU режим разделения времени подобно тому, как это выполняется на однопроцессорной системе. Кроме того, такая организация позволяет автоматически балансировать нагрузку, то есть она исключает ситуацию, при которой один CPU простаивает, в то время как другие CPU перегружены.
Два недостатка такой схемы представляют собой:
потенциальный рост конкуренции за структуру данных планирования по мере увеличения числа CPU;
обычные накладные расходы на выполнение переключения контекста, когда процесс блокируется, ожидая выполнения операции ввода-вывода.
2. В чем суть механизма умного планирования, приоритетного планирования, родственного планирования, двухуровневого планирования.
Переключение контекста также может случиться, когда истекает квант процесса. Мультипроцессор может удерживаеть спин-блокировку. Другие CPU, ждущие освобождения блокировки, просто теряют время в циклах ожидания, пока этот процесс не будет запущен снова и не отпустит блокировку.
Чтобы решить данную проблему, в некоторых системах применяется умное планирование, в котором процесс, захватывающий спин-блокировку, устанавливает флаг, демонстрирующий, что он в данный момент обладает спин-блокировкой. Когда процесс освобождает блокировку, он также очищает и флаг. Таким образом, планировщик не останавливает процесс, удерживающий спин-блокировку, а, напротив, дает ему еще немного времени, чтобы тот завершил выполнение критической области и отпустил мьютекс.
Другая проблема, играющая важную роль в планировании, заключается в том факте, что хотя все CPU равны, но некоторые CPU равнее других. В частности, когда процесс достаточно долго работает на CPU, то его кэш будет полон блоками процесса. Если процесс должен быть снова вскоре запущен, его производительность может оказаться выше, если он будет запущен снова на CPU , так как кэш может все еще содержать некоторые блоки процесса. Наличие блоков в кэше увеличит частоту попаданий кэша и, таким образом, увеличит скорость выполнения процесса..
Некоторые мультипроцессоры учитывают данные соображения и используют так называемое родственное планирование. Основная идея данного метода заключается в приложении серьезных усилий для того, чтобы процесс был запущен на том же CPU, что и в прошлый раз. Один из способов реализации этого метода состоит в использовании двухуровневого алгоритма планирования. В момент создания процесс назначается конкретному CPU, например наименее загруженному в данный момент. Это назначение процессов CPU представляет собой верхний уровень алгоритма. В результате каждый CPU получает свой набор процессов.
Старания удерживать процессы на одном и том же CPU максимизируют родственность кэша. Однако если у какого-либо CPU нет работы, у загруженного работой CPU отнимается процесс и отдается ему.