20. Оценка времени простоя цп в мультипрограммном режиме

Оценка загруженности ЦП в зависимости от числа задач

Нужны периферийные процессоры, которые занимаются вводом-выводом

N – процессов

S_i – состояние системы, i процессов находятся в ожидании I/0

Можем выделить состояние S₀ – нет процессов, которые ожидают I/0

P_i – вероятность пребывания системы в состоянии S_i

λdt – вероятность блокирования в результате запроса I/O

1/λ – средний интервал м/у запросами I/O

μdt – вероятность завершения I/O

ω= λ/( λ+μ) – ожидание I/O в системе без мультипрограммирования

Условие стационарности.

S_iS_i+1 = S_i+1  S_i

p_i,i+1 – вероятность перехода S_iS_i+1

p_i,i+1*P_i=P_i+1*p_i+1,i

λdt P₀= μdt P₁

λdt P₁= μdt P₂

……….

λdt P_n-1= μdt P_n

∑P_i=1

P₁= λdt/ μdt * P₀

P₂=(λ/μ)²/2 P₀

P_n=(λ/μ)ⁿ/n! P₀

P₀+∑P_i=1

P₀=1-∑P_i=1

P₀=1-∑(λ/μ)ⁱ/i! P₀

P₀ = 1/(1+∑(λ/μ)ⁱ/i! )

P­_n – оценивает время простоя

P­_n= (λ/μ)ⁿ/(n! ∑(λ/μ)ⁱ/i!)

λ/μ= ω/(1- ω)

P­_n= (ω/(1- ω))ⁿ/(n! ∑( ω/(1- ω))ⁱ/i!)

n\ ω%	25	50	75
2	4%	26	52,9
3	0,4	6,3	34,6
4	0	1,5	20,6
5	0	0,3	11

-процент ввода/вывода

21. Управление памятью, распределенной статическими разделами.

Распределение статическими разделами

Принцип распределения ОП статическими разделами состоит в том, что вся свободная память после загрузки ОС делится на разделы фиксированной длины. В эти разделы и загружаются задачи для выполнения.

Это наиболее простой способ управления памятью, позволяющий организовать мультипрограммный режим работы. Данная стратегия управления ОП использовалась в первых мультипрограммных системах.

Также она популярна в управляющих ВС, поскольку характеристики задач, порядок их выполнения, способы загрузки в память частично детерминированы.

Реализация функций

Учет свободной памяти на уровне задач можно осуществлять с помощью вектора флагов, каждый из которых связан с определенным разделом. Значение флага говорит о том, занят или свободен раздел.

Планирование выделения памяти для задачи связано с определением возможности загрузки задачи в раздел. В системах общего пользования к каждому разделу формируется очередь задач. Все задачи выполняются в порядке очереди. Момент времени выполнения определяется готовностью задачи, т. е. задаче должны быть предоставлены необходимые для выполнения ресурсы.

Объем памяти, предоставляемый задаче, соответствует размеру раздела. Освобождается также вся память раздела.

Аппаратные средства

Поскольку принцип распределения памяти статическими разделами используется в мультипрограммных системах и задачи различных пользователей выполняются в разных разделах, то должен быть исключен доступ задачи к другим разделам, т.е. аппаратные средства должны обеспечивать защиту разделов и области памяти ОС.

Существуют способы защиты регистрами и ключами.

Защита с помощью регистров осуществляется следующим образом.

Процессор системы имеет управляющие регистры: базовый регистр и регистр защиты. После выделения раздела задаче, которая будет выполняться следующей, УП в базовый регистр заносит базовый адрес раздела. В регистр защиты заносится размер раздела. Программные адреса задачи являются относительными адресами. Аппаратура должна обеспечивать при вычислении исполнительного адреса памяти сравнение его с содержимым регистра защиты. Если значение исполнительного адреса больше содержимого регистра защиты, то возникает прерывание по защите памяти, в противном случае вычисляется абсолютный адрес путем сложения исполнительного адреса и содержимого базового регистра.

Способ защиты с помощью ключей является более универсальным так как позволяет защищать не только разделы памяти; но и другие ресурсы, выделенные задаче. Суть способа состоит в следующем

Физическая память выделяется блоками. Так, в IВМ360 размер блока равнялся 2 Кбайт, с каждым блоком памяти связывался четырехразрядный регистр, в который записывался код защиты. Код защиты помещался в слово состояние программы (PSW). При обращении к памяти сравнивались значения, кода защиты, и при несовпадении вырабатывалось прерывание по защите памяти. Таким образом задаче при ее создании присваивался код защиты (1 - 15). Код защиты О имели задачи ОС.

Блокам памяти раздела, который отводился задаче, присваивался ключ задачи. Этот же ключ присваивался и другим ресурсам выделенным задаче.

Достоинства и недостатки распределения статическими разделами

Основные достоинства стратегии распределения статическими разделами состоят в возможности реализации мультипрограммного режима работы и простоте реализации.

К недостаткам можно отнести неэффективное использование памяти, обусловленное различными размерами задач и неизвестной частотой их поступления. Если задачи одного класса поступают редко, то раздел, предназначенный для задач этого класса, будет использоваться плохо. Кроме того, для решения задач большого объема требуется соответствующий раздел. Но большие задачи встречаются более редко, чем маленькие задачи. Следовательно, раздел большого объема будет пустовать. Чтобы компенсировать этот недостаток, разрешается одной очереди задач приписывать два раздела. Однако память в разделе большого объема будет использоваться неэффективно при загрузке в него маленькой задачи.

Способ распределения статическими разделами можно использовать, если заранее известны размеры задач и частота их поступления в ВС.

Поскольку в раздел загружается все адресное пространство задачи, то редко используемые программы будут занимать память. Это также не улучшает использование памяти.