Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 109
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ государственное БЮДЖЕТНОЕ
образовательное учреждение
высшего образования
«НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра вычислительной техники
Отчёт по лабораторной работе №1
по дисциплине: «операционные системы»
По теме: «Планирование доступа к вычислительным ресурсам»
Выполнила:Проверил:
«Доцент»
«Коршикова Л.А.»
« » __________ 2020г.« » __________2020г.
_________________ _________________
(подпись) (подпись)
Новосибирск
2020
Цель изучения темы
Изучение и исследование некоторых алгоритмов и способов планирования заданий (с учетом требований к памяти и внешним устройствам) в мультипрограммной вычислительной системе.
Исходные данные
В таблице 1.5 приводятся характеристики задач, которые используются для моделирования планирования доступа к вычислительным ресурсам с целью операции – ЗАГРУЗКА.
Таблица1.5
Характеристики задач
| Номер задачи (задания) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| Процессорное время | 70 | 30 | 40 | 10 | 60 | 30 | 20 | 40 | 30 | 50 |
| Требования к ОП (КВ) | 6 | 3 | 2 | 4 | 3 | 5 | 7 | 4 | 6 | 1 |
| Требования к ВУ (ед.) | 2 | 4 | 3 | 2 | 2 | 1 | 4 | 2 | 5 | 4 |
| Приоритет | 2 | 4 | 6 | 1 | 3 | 7 | 2 | 5 | 6 | 7 |
В таблице 1.6. приведены данные по варианту задания.
Таблица1.6
Вариант задания
| Номер варианта | Дисциплины обслуживания |
| 2 | LIFO, PRT,5 задач, поток |
При выполнении работы использовались нижеприведенные списки задач, которые формируются с учетом данных таблиц.
Согласно заданию, было составлено два списка задач (таблицы 1.7, 1.8). Каждый список задач запускался на системе с оперативной памятью размером 8, 12, 16 единиц и с постоянным количеством ВУ, равным 10.
Списки задач
Таблица1.7
Поток коротких задач
| № Задачи | Время поступления | Процессорное время (ед. модельного времени) | Требования к ОП (КВ) | Требования к ВУ (ед.) | Приоритет |
| 1 | 0 | 30 | 3 | 4 | 4 |
| 2 | 5 | 10 | 4 | 2 | 1 |
| 3 | 10 | 30 | 5 | 1 | 7 |
| 4 | 15 | 20 | 7 | 4 | 2 |
| 5 | 20 | 70 | 6 | 2 | 2 |
Таблица 1.8
Поток длинных задач
| № Задачи | Время поступления | Процессорное время (ед. модельного времени) | Требования к ОП (КВ) | Требования к ВУ (ед.) | Приоритет |
| 1 | 20 | 70 | 6 | 2 | 2 |
| 2 | 10 | 40 | 2 | 3 | 6 |
| 3 | 20 | 60 | 3 | 2 | 3 |
| 4 | 30 | 40 | 4 | 2 | 4 |
| 5 | 20 | 10 | 4 | 2 | 1 |
Результат выполнения работы
В результате моделирования функции операционной системы – планирование верхнего уровня – сформированы таблицы результатов 1.9. и 1.10.
Таблица1.9.
Зависимость коэффициента мультипрограммирования от ДО
| Количество ОП | LIFO | PRT | |||
| Короткие | Длинные | Короткие | Длинные | ||
| 8 | 2 | 2 | 2 | 2 | |
| 12 | 3 | 3 | 3 | 3 | |
| 16 | 3 | 4 | 3 | 4 | |
Таблица1.10.
Зависимость средневзвешенного времени от ДО
| Количество ОП | LIFO | PRT | |||
| Короткие | Длинные | Короткие | Длинные | ||
| 8 | 1,99 | 1,602 | 1,69 | 2,368 | |
| 12 | 1,898 | 1,052 | 1,598 | 2,694 | |
| 16 | 1,31 | 1,052 | 1,266 | 1,052 | |
Анализ временных диаграмм
Рассмотрим временную диаграмму 1 модели с максимальным коэффициентом мультипрограммирования (КМ) — 3. Дисциплина — PRT, тип поступления задач — поток, поцессорное время задач — длинное, количество оперативной памяти (ОП) — 12, количество вычислительных устройств ВУ — 10.
Временная диаграмма мультипрограммной работы ВС при приведенных выше исходных данных изображена на рисунке 1.1 (О — ожидание, З — загрузка, П — очередь на выполнение).
Рисунок 1. Временная диаграмма мультипрограммной работы ЭВМ для PRT
Процесс построения временной диаграммы рассмотрен в табл. 1.11
Таблица1.10.
Описание построения временной диаграммы
| № | Время | Событие | ОП (12) | ВУ (10) | К |
| 1 | t = 0 | Заданий никаких не поступает, идет простой. | 12 | 10 | 0 |
| 2 | t = 10 | Поступило задание 2(2,3). Т.к. свободных ресурсов (ОП и ВУ) заданию хватает, оно назначается на выполнение. (Начинается ввод). | 10 | 7 | 0 |
| 3 | t = 20 | Поступило задание 1(6,2), 3(3,2) и 5(4,2). В действие вступает дисциплина обслуживания PRT. На выполнение назначается задание 1(6,2) и 3(3,2) – у них больший приоритет и свободных ресурсов (ОП и ВУ) заданию хватает, оно назначается на выполнение. (Начинается ввод). (задание 5(4,2) остается в очереди). | 1 | 3 | 0 |
| 4 | t = 25 | Ввод завершен и все процессорное время отдается для выполнения задания 2(2,3). | 1 | 3 | 1 |
| 5 | t = 30 | Завершился ввод задания 1(6,2) и 3(3,2). С этого момента времени процессор необходим трем заданиям. Процессор начинает работать в мультипрограммном режиме. Каждое из заданий получает 35.6 ед. процессорного времени. В сумме процессорного времени затрачено 107 ед. Также поступило задание 4(4,2). Свободных ресурсов для выполнения задания недостаточно, поэтому оно помещается в очередь. Задание 5(4,2) остается в очереди. | 1 | 3 | 3 |
| 6 | t = 137 | Завершилось выполнение задания 2(2,3). Процессор продолжает работать в мультипрограммном режиме. Каждое из заданий получает 24.5 ед. процессорного времени. В сумме процессорного времени затрачено 49 ед. Свободных ресурсов для выполнения задания недостаточно, поэтому оно помещается в очередь. Задание 5(4,2) остается в очереди. | 3 | 6 | 2 |
| 7 | t = 186 | Завершилось выполнение задания 3(3,2). | 6 | 8 | 1 |
| Освободившихся ресурсов достаточно для назначения на выполнение задания 5(4,2)'>4(4,2) и 5(4,2). В действие вступает дисциплина обслуживания PRT. На выполнение назначается задание 4(4,2) – у нее больший приоритет. (задание 5(4,2) остается в очереди) | 2 | 6 | 1 | ||
| 8 | t = 196 | Завершилось выполнение задания 1(6,2). | 12 | 10 | 0 |
| Ввод завершен и все процессорное время отдается для выполнения задания 4(4,2). | 8 | 8 | 1 | ||
| Поступило задание 5(4,2). Т.к. свободных ресурсов (ОП и ВУ) заданию хватает, оно назначается на выполнение. (Начинается ввод). | 4 | 6 | 1 | ||
| 9 | t = 206 | Завершился ввод задания 5(4,2). С этого момента времени процессор необходим двум заданиям. Процессор начинает работать в мультипрограммном режиме. Каждое из заданий получает 10 ед. процессорного времени. В сумме процессорного времени затрачено 20 ед. | 4 | 6 | 2 |
| 10 | t = 226 | Завершилось выполнение задания 5(4,2). Все процессорное время отдается для выполнения задания 4(4,2). | 8 | 8 | 1 |
| 11 | t = 246 | Завершилось выполнение задания 4(4,2). | 12 | 10 | 0 |
Проверка правильности построения временной диаграммы
Для проверки правильности построения временной диаграммы необходимо определить по временной диаграмме, сколько времени работал процессор. Это временные интервалы с t = 25 до t = 246. Таким образом, процессор работал в течение 221 ед. времени.
Далее необходимо просуммировать процессорное время всех выполненных заданий.
При анализе временной диаграммы время работы процессора должно было получиться 220 ед. времени, но на диаграмме мы видим 221 ед. времени. Лишняя единица во времени объясняется тем, что по ходу вычисления нам необходимо делить один промежуток времени на некоторые части. А из-за того, что разрядность типов данных с плавающей точкой ограничена, то при математических операциях с этими типами накапливается ошибка, которая, в конечном счете, и приводит к лишней единице в финальном результате.
Для оценки эффективности дисциплины обслуживания найдем средневзвешенное время обращения:
Рассмотрим временную диаграмму 2 модели с максимальным коэффициентом мультипрограммирования (КМ) — 2. Дисциплина — PRT, тип поступления задач — поток, поцессорное время задач — длинное, количество оперативной памяти (ОП) — 8, количество вычислительных устройств ВУ — 10.
Временная диаграмма мультипрограммной работы ВС при приведенных выше исходных данных изображена на рисунке 1.1 (О — ожидание, З — загрузка, П — очередь на выполнение).
Рисунок 2. Временная диаграмма мультипрограммной работы ЭВМ для PRT
Процесс построения временной диаграммы рассмотрен в табл. 1.13
Таблица1.14.
Описание построения временной диаграммы
| № | Время | Событие | ОП (8) | ВУ (10) | К |
| 1 | t = 0 | Заданий никаких не поступает, идет простой. | 8 | 10 | 0 |
| 2 | t = 10 | Поступило задание 2(2,3). Т.к. свободных ресурсов (ОП и ВУ) заданию хватает, оно назначается на выполнение. (Начинается ввод). | 6 | 7 | 0 |
| 3 | t = 20 | Поступило задание 3(3,2), 1(6,2) и 5(4,2). В действие вступает дисциплина обслуживания PRT. На выполнение назначается задание 3(3,2) – у неё больший приоритет. Т.к. свободных ресурсов (ОП и ВУ) хватает на одно задание, оно назначается на выполнение, (Начинается ввод). А задание 1(6,2) и 5(4,2) помещаются в очередь. | 3 | 5 | 1 |
| 4 | t = 25 | Ввод завершен и все процессорное время отдается для выполнения задания 2(2,3). | 3 | 5 | 2 |
| 5 | t = 30 | Завершился ввод задания 3(3,2). С этого момента времени процессор необходим обоим заданиям. Процессор начинает работать в мультипрограммном режиме. Каждое из заданий получает 35 ед. процессорного времени. В сумме процессорного времени затрачено 70 ед. Поступило задание 4(4,2). Свободных ресурсов для выполнения задания недостаточно, поэтому оно помещается в очередь. | 3 | 5 | 2 |
| 6 | t = 100 | Выполнение задания 2(2,3) завершено, но освободившихся ресурсов недостаточно для назначения на выполнение задания 1(6,2). Задания 1(6,2) остается в очереди. | 5 | 8 | 1 |
| Освободившихся ресурсов достаточно для назначения на выполнение задания 4(4,2) и 5(4,2). (Начинается ввод). В действие вступает дисциплина обслуживания PRT. На выполнение назначается задание 4(4,2) – у нее больший приоритет. (задание 5(4,2) остается в очереди) | 1 | 6 | 1 | ||
| 7 | t = 110 | Завершился ввод задания 4(4,2). С этого момента времени процессор необходим обоим заданиям 4(4,2) и 3(3,2). Процессор начинает работать в мультипрограммном режиме. Каждое из заданий получает 14.5 ед. процессорного времени. В сумме процессорного времени затрачено 29 ед. | 1 | 6 | 2 |
| 8 | t = 139 | Выполнение задания 3(3,2) завершено, но освободившихся ресурсов недостаточно для назначения на выполнение задания 1(6,2). | 4 | 8 | 1 |
| 9 | t = 139 | Освободившихся ресурсов достаточно для назначения на выполнение задания 5(4,2). (Начинается ввод). | 0 | 3 | 1 |
| 10 | t = 149 | Завершился ввод задания 5(4,2). С этого момента времени процессор необходим обоим заданиям 5(4,2) и 4(4,2). Процессор начинает работать в мультипрограммном режиме. Каждое из заданий получает 10 ед. процессорного времени. В сумме процессорного времени затрачено 20 ед. | 0 | 3 | 2 |
| 11 | t = 169 | Выполнение задания 5(4,2) завершено, но освободившихся ресурсов недостаточно для назначения на выполнение задания 1(6,2). Задания 1(6,2) остается в очереди. | 4 | 8 | 1 |
| 12 | t = 174 | Выполнение задания 4(4,2) завершено. | 8 | 10 | 1 |
| 13 | t = 174 | Освободившихся ресурсов достаточно для назначения на выполнение задания 1(6,2). (Начинается ввод). | 2 | 8 | 1 |
| 14 | t = 184 | Ввод завершен и все процессорное время отдается для выполнения задания 1(6,2). | 2 | 8 | 1 |
| 15 | t = 254 | Завершилось выполнение задания 1(6,2). | 8 | 10 | 0 |