3. Мультипрограммирование. Особенности реализации мультипрограммирования в системах пакетной обработки, разделения времени, реального времени, с мультипроцессорной обработкой

Мультипрограммирование – способ организации вычислительного процесса, при котором на одном процессоре одновременно выполняется несколько программ.

Пока одна программа выполняет операцию ввода вывода, процессор будет выполнять другую программу. После окончания ввода-вывода, процессор возвращается на выполнение предыдущей задачи

1. В системах пакетной обработки

Цель: Минимальный простой всех устройств компьютера

Критерий эффективности: Решение максимального числа задач в единицу времени (макс. пропускная способность)

Для достижения цели:

1. Формируем пакет заданий (любое задание содержит требование к ресурсу)

2. Формируем мультипрограммную смесь

3. На одновременное выполнение выбираем задания так, что бы равномерно нагрузить систему. (выбор задания из пакета выбирается в зависимости от текущей ситуации в системе)

Переключение процессора на другую задачу инициирует самая активная задача. Пример работы системы: Человек приносит задание диспетчеру-оператору и забирает результаты вечером.

2. В системах разделения времени

Цель: Повышение удобства и эффективности работы пользователя.

Критерий эффективности: Удобство и эффективности работы пользователя.

Особенность: На выполнение каждой задаче отводится квант процессорного времени, а значит, задача не занимает процессор на долго. При достаточно небольшом кванте, у пользователей, при одновременной работе, складывается впечатление единоличного использования компьютера.

«-» - из-за частых переключений снижается производительность.

3. В системах реального времени

Цель: Выполнение задачи в заданный промежуток времени.

Критерий эффективности: Способность выдерживать заранее заданные интервалы времени между запуском программы и получением результата.

Особенность: В таких системах мультипрограммная смесь является набором заранее заданных программ, а переключение программ происходит по прерываниям или в соотв. С расписанием плановых работ.

При проектировании таких систем, закладывается запас вычислительных мощностей на случай пиковой нагрузки.

DEF Реактивность –свойство системы, определяемое временим реакции. Время реакции зависит от управляемого процесса (микрочипы 1мс, полеты 40 мс и тп.)

4. Мультипроцессорная обработка (Solaris 2.x, Sun)

Способ организации выч. процесса в системах с несколькими процессорами, при которой задачи могут выполняться параллельно на разных процессорах.

4.1. Различают симметричную и ассиметричную архитектуру таких систем

Симметричная – все процессоры однородны, разделяют одну большую память между всеми процессорами.

Ассиметричная – Разные процессоры, как по характеристикам, так и по функционалу.

4.2. По способу организации процесса:

Асимметричное мультипроцессирование (ведомый-ведущий)

На ведущем работает ОС + он управляет всеми ведомыми. Ведомые процессоры работают как обрабатывающие устройства.

Симметричное мультипроцессирование

Реализуется только в системах с симметричной процессорной архитектурой. Все процессы равноправны как в управлении процессом, так и в исполнении задач. ОС децентрализована, ее модули выполняются на любом процессоре.

Процесс работы в симметричном мультипроцессировании:

Как только процессор завершает выполнение очередной задачи, он передает управление планировщику задач, который выбирает из общей для всех процессоров системной очереди задачу, которая будет выполняться на данном процессоре следующей. Все ресурсы выделяются для каждой выполняемой задачи по мере возникновения в них потребностей и никак не закрепляются за процессором.

Одна задача может решаться сразу несколькими процессорами, если она допускает такое распараллеливание, например, путем представления в виде нескольких потоков.