Файл: Планирование верхнего уровня управления заданиями.doc

Раздел 1. Планирование верхнего уровня управления заданиями

1.1. Общие сведения о планировании заданий

Функцией службы управления процессом является распределение аппаратных ресурсов центрального процессора.

Можно выделить следующие компоненты этой службы:

– планировщик заданий,

– планировщик задач (планировщик процессов).

Задание представляет собой описание комплекса работ, которые пользователь хочет выполнить на ЭВМ. Этот комплекс может быть представлен в виде последовательности некоторых частных работ, описываемых с помощью шагов задания. Из шагов задания формируются задачи. Для выполнения задач система создает процессы.

Объектами работы планировщика заданий являются задания, а планировщик задач управляет процессами.

Планировщик заданий выбирает, какие задания и в какой последовательности должны поступать на обработку (своего рода «макропланировщик»).

Планировщик задач выступает в роли «микропланировщика», распределяющего процессор между процессами.

В случае мультипрограммирования планировщик заданий выбирает несколько заданий из множества всех представленных и вводит их в систему. Для каждого задания формируется таблица задания JCB (Job Control Block).

Для программного выполнения этих заданий планировщик заданий создает процессы и выделяет им необходимые ресурсы (память, внешние устройства).

Планировщик процессов должен решить, какому из созданных процессов предоставить процессор, в какой момент и на какое время.

Планировщик заданий обеспечивает определенную дисциплину выбора заданий на обработку. Для принятия такого решения могут учитываться такие характеристики заданий, как приоритет, необходимые ресурсы и т.п. Планировщик заданий не только выделяет необходимые ресурсы для поступающего на обработку задания, но и освобождает ресурсы после выполнения задания.

Дисциплины обслуживания

Как уже упоминалось, планировщик заданий обеспечивает выбор задания из очереди и передачу его на обработку в соответствии с определенной дисциплиной обслуживания.

Дисциплиной обслуживания называют правило, на основе которого из очереди выбирается задание на обслуживание.

---

Классификация дисциплин обслуживания приведена на рис.1.

В

Рис. 1. Классификация дисциплин обслуживания.

настоящей работе рассматриваются 2 дисциплины обслуживания:

1 - линейная дисциплина обслуживания FIFO (First In – First Out). Из очереди заявок на обслуживание выбирается заявка, поступившая в очередь первой.

2 - дисциплина обслуживания с фиксированным приоритетом SJF (Short Job First). Из очереди заявок на обслуживание выбирается заявка с минимальным временем обслуживания.

Оценки эффективности планирования

Существует несколько оценок эффективности планирования. Одной из них является время обращения задания – время, прошедшее с момента поступления задания в систему до момента завершения его выполнения.

t = t_З – t_П, где

t – время обращения задания,

t_З – время завершения задания,

t_П – время поступления задания.

Но эта оценка не является универсальной. Например, если сравнивать время обращения одночасового и одноминутного задания (при условии, что задания начнут выполняться сразу же, как только поступят в систему), то время обращения одночасового задания будет значительно больше, чем время обращения одноминутного. Но это совсем не значит, что одночасовое задание было обслужено плохо, т.к. время обращения задания не может быть меньше времени выполнения.

Более универсальной оценкой, позволяющей сравнивать между собой задания любой длины, является взвешенное время обращения

W = (t_З – t_П) / T, где

W – взвешенное время обращения,

T – действительное время выполнения задания.

Для случая M заданий можно провести оценку по среднему взвешенному времени обращения



W_СР – средневзвешенное время обращения,

W_i – взвешенное время обращения i -го задания,

M – количество заданий.

---

1.2. Задание и исходные данные

Задание

Вычислительная система располагает оперативной памятью (ОП) V и внешним объемом памяти Н (НМД). ОП память выделяется перемещаемым разделами, которые исключают влияние фрагментации. Реали­зуется режим мультипрограммирования: если одновременно выполня­ется несколько задач, то процессорное время распределяется между ними равномерно. В систему поступает поток из М заданий, очеред­ное задание поступает через время t_i, для простоты каждое задание состоит из одной задачи и требует объем ОП - v_i, объем внешней памяти h_i, процессорное время. Каждое задание использует свою внешнюю память только для ввода данных в течение времени q*h_i , после чего начинается счет. Однако закрепленные за каждым заданием носители освобождаются только после завершения задания. Предположим, возможно параллельное использование внешней памяти заданиями без задержки друг друга. Если бы задания выполнялись по одному, то на каждое задание было бы затрачено время Т_i = q*h_i + t_i. Вновь поступившие задания помещаются в очередь. Для выбора заданий из очереди на выполнение используются два алгоритма:

 

1)среди заданий в очереди, для которых достаточно свободных ре­сурсов, выбирается задание, поступившее первым (правило FIFO);

2)среди заданий в очереди, для которых достаточно свободных ре­сурсов, выбирается задание с наименьшим t_i (правило SJF).

 

Необходимо построить временную диаграмму мультипрограммной работы при использовании каждого из двух алгоритмов. На диа­грамме выделить события (моменты поступления заданий, моменты назначения на выполнение, моменты начала счета, моменты заверше­ния) и периоды между событиями. Для каждого периода указать про­цессорное время на задание, доступную память, доступную дисковую память, степень мультипрограммирования. Провести сравнение двух случаев по средневзвешенному времени обращения:

,

где - время завершения задания,

---

- время поступления задания в систему.

Для нормирования различных вариантов последовательностей заданий используется набор из 10 типов задач (см. таблицу 1). Каждое задание включает одну из этих 10 задач. В одном потоке заданий могут встретиться задания, содержащие одинаковые задачи. Номер задачи К_i для очередного задания определяется по формулам:

X_i = [7 * X_i-1 + 417] mod 1000;

K_i = [X_i / 7] mod 10, i=1M, X_o = N,

где [c] - целая часть числа с,

y mod z - остаток от деления y на z,

Xo = N - шифр (последние три цифры из зачетной книжки; если четное число, то +1, чтобы получилось нечетное).

Значение используемых параметров : V=16, H=12, q=5, M=10, последовательность периодов времени (интервал поступления заданий) t_i=k_i .
N = 711
X0=711
X1 = [7 * 711 + 417] mod 1000 = 394

K1 = [394/ 7] mod 10 = 6
X2 = [7 * 394 + 417] mod 1000 = 175

K2 = [175/ 7] mod 10 = 5
X3 = [7 * 175+ 417] mod 1000 = 642

K3 = [642 / 7] mod 10 = 1
X4 = [7 * 642 + 417] mod 1000 = 911

K4 = [911/ 7] mod 10 = 0
X5 = [7 * 911 + 417] mod 1000 = 794

K5 = [794 / 7] mod 10 = 3
X6 = [7 * 794 + 417] mod 1000 = 975

K6 = [975 / 7] mod 10 = 9
X7 = [7 * 975 + 417] mod 1000 = 242

K7 = [242/ 7] mod 10 = 4
X8 = [7 * 242 + 417] mod 1000 = 111

K8 = [111 / 7] mod 10 = 5
X9 = [7 * 111 + 417] mod 1000 = 194

K9 = [194 / 7] mod 10 = 7
X10 = [7 * 194 + 417] mod 1000 = 775

K10 = [775/ 7] mod 10 = 0

Таблица 1.

K	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
v	6	3	2	4	3	5	7	9	4	1
h	2	4	3	1	2	0	4	1	6	3
	70	90	40	10	60	30	20	30	40	50

Исходные данные

Последовательность заданий задается таблицей:

№ задания	X	K	t поступ.	v	h	τ	t загр. (q*h)	T
1	394	6	6	7	4	20	20	40
2	175	5	11	5	0	30	0	30
3	642	1	12	3	4	90	20	110
4	911	0	12	6	2	70	10	80
5	794	3	15	4	1	10	5	15
6	975	9	24	1	3	50	15	65
7	242	4	28	3	2	60	10	70
8	111	5	33	5	0	30	0	30
9	194	7	40	9	1	30	5	35
10	775	0	40	6	2	70	10	80

---

Значение используемых параметров: V=16, H=12, q=5, M=10, последовательность периодов времени (интервал поступления заданий) t_i=k_i .
1.3. Выполнение работы

1.3.1. Алгоритм FIFO

Трассировка

		16	12
время	событие	V	H
6	поступило задание 1. (7, 4)- начало загрузки (1). Процессор простаивает.	9	8
11	поступило задание 2. (5, 0)- загрузка не требуется.	4	8
12	поступило задание 3. (3, 4)- начало загрузки (3). Задания на процессоре: 2	1	4
12	поступило задание 4. (6, 2)- нехватка ресурсов, ожидание.	1	4
15	поступило задание 5. (4, 1)- нехватка ресурсов, ожидание.	1	4
24	поступило задание 6. (1, 3)- начало загрузки (6).	0	1
26	завершена загрузка (1). Задания на процессоре: 1, 2	0	1
28	поступило задание 7. (3, 2)- нехватка ресурсов, ожидание.	0	1
32	завершена загрузка (3). Задания на процессоре: 1, 2, 3	0	1
33	поступило задание 8. (5, 0)- нехватка ресурсов, ожидание	0	1
39	завершена загрузка(6). Задания на процессоре: 1, 2, 3, 6	0	1
40	поступило задание 9. (9, 1)- нехватка ресурсов, ожидание. поступило задание 10. (6, 2)- нехватка ресурсов, ожидание.	0	1
41	завершение задания 2. (5, 0)+ освобождение ресурсов. Задания на процессоре: 1, 3, 6	5	1
41	начало загрузки (5). (4, 1)-	1	0
46	завершение задания 1. (7, 4)+ освобождение ресурсов.	8	4
46	начало загрузки (4). (6, 2)-. Завершена загрузка (5). Задания на процессоре: 3, 5, 6	2	2
56	завершение задания 5. (4, 1)+ освобождение ресурсов. Завершена загрузка (4). Задания на процессоре: 3, 4, 6	6	3
56	начало загрузки (7). (3, 2)-	3	1
66	завершена загрузка(7). Задания на процессоре: 3, 4, 6, 7	3	1
89	завершение задания 6. (1, 3)+ освобождение ресурсов. Задания на процессоре: 3, 4, 7	4	4
122	завершение задания 3. (3, 4)+ освобождение ресурсов. Задания на процессоре: 4, 7	7	8
122	начало работы (8), загрузки не требует. (5, 0)-. Задания на процессоре: 4, 7, 8	2	8
126	завершение задания 4. (6, 2)+. Завершение задания 7. (3, 2)+. Задания на процессоре: 8	11	12
126	начало загрузки (9). (9, 1)-	2	11
131	завершена загрузка (9). Задания на процессоре: 8, 9	2	11
152	завершение задания 8. (5, 0)+ Задания на процессоре: 9	7	11
152	начало загрузки (10). (6, 2)-	1	9
161	завершение задания 9. (9, 1)+	10	10
162	Завершена загрузка (10). Задания на процессоре: 10	10	10
232	завершение задания 10. (6, 2)+	16	12

---