Операционные системы

 

Содержание:

 

 

 

1. Задание для контрольной работы

 

Задание для контрольной  работы заключается в оценке и исследовании дисциплин обслуживания потоков процессов при планировании их исполнения на основе безприоритетных дисциплин обслуживания, дисциплин с относительными и абсолютными приоритетами, а также дисциплин циклического обслуживания процессов в групповом режиме.

Исходные данные для  выполнения контрольной работы по варианту 9 сформулированы в таблицах 1 – 4.

Таблица 1.Интенсивности поступления потоков обслуживаемых процессов № потока 9 12 2 17 6 Интенсивностьпотока [1/c ] 0,10 0,50 0,25 0,05 0,05

 

 

 

Таблица 2.Параметры обслуживаемых процессов

№процесса	Среднее количество вычислительныхопераций, выполняемых при обслуживания процесса [Мфлоп]	Среднее число операций  обращения к файлам данных при обслуживании процесса (Nij)
		Номера файлов, к которым выполняется обращение
		F1	F2	F3	F4	F5	F6	F7	F8	F9	F10
2	200	-	16	10	6	-	-	-	-	6	-
6	600	16	-	16	-	-	14	-	-	6	2
9	900	20	10	-	18	-	-	-	-	-	3
12	200	30	20	-	-	16	-	2	-	2	-
17	700	60	20	-	16	-	20	-	-	-	10

 

 

 

Таблица 3. Характеристики накопителей внешней памяти

№файладанных	Среднее время выполнения одной  операции ввода/вывода данных JFI [мкc/ оп.]
	Тип накопителя ВЗУ, на котором размещены  файлы данных
	НМД 1	НМД 2
F1	1,0	-
F2	-	0,10
F3	2,0	-
F4	-	0,05
F5	3,0	-
F6	-	0,06
F7	2,5	-
F9	2,5	-
F10	-	0,12

 

 

Таблица 4.Характеристики операций обращения к файлам данных

№ файловданных	Объем данных, передаваемых при выполнении  одной операции обращения к файлу данных VFI[ Мбайт ]	Средний объем данных,передаваемых при выполнении одной операции ввода/вывода G FI [Кбайт]
F1	0.5	5
F2	1.0	8
F3	1.0	15
F4	1.5	6
F5	1.5	14
F6	2.0	18
F7	2.5	10
F9	4.0	20
F10	3.0	10

 

По таблице 1 определяются номера и интенсивности потоков процессов, поступающих на обслуживание в однопроцессорную систему. При выполнении работы принимается, что структура системы имеет вид, приведенный на рис. 1.

 

По таблице 2 определяются параметры обслуживаемых потоков процессов:

a) Q_i - среднее количество вычислительных операций, выполненных в системе при обслуживании i – процесса.

b) Определяются номера файлов данных, к которым выполняется обращение  при обслуживании процесса.

с) Определяется среднее число обращенийN_i,j к файлам данных.

По таблице 3 определяются характеристики операций обращения к файлам данных.

a) V_Fi - средний объем данных, передаваемых от /к ВЗУ при выполнении одного обращения к файлу данных F_i .

b) G_Fi - средний объем данных, передаваемых при выполнении одной операции ввода/вывода от/к ВЗУ.

По таблице 4 определяются характеристики накопителей ВЗУ тип обращения к файлу данных - над данными выполняется операция ввода или операция вывода. Среднее время выполнения одной операции ввода и вывода определяется величиной J_Fi.

В качестве более точной математической модели исследуемой однопроцессорной системы рассматривается трехкомпонентная стохастическая сеть одноканальных СМО с безприоритетной дисциплиной FIFO обслуживания очереди процессов (рисунок 2).  В этом случае каждая из СМО сети моделирует соответствующий ресурс системы – процессор, ВЗУ₁ и ВЗУ₂.

Для полного определения  этой модели необходимо знать вероятности  переходов процессов между СМО  сети при их обслуживании в системе.

В качестве модели процесса организации обслуживания процессов в стохастической сети СМО предлагается модель, показанная на рисунке 3, в виде графа Маркова.

Рис.2.

 

В этом случае вероятности  переходов процессов для обслуживания между СМО сети определяются по выражению (1):

     (1),

где - количество переходов процесса из i–состояния обслуживания в j-ое состояние, - количество переходов процесса при его обслуживании в состояние j из всех других состояний.

В результате определения  значений строится аналитическая модель обслуживания процессов в системе, представляемой системой  линейных уравнений. Определяются интенсивности l_iпоступления процессов на обслуживания в каждый модуль системы.

 

 

 

 

 

 

Рис.3

 

 

 

В результате решения  системы уравнений определяются интенсивности поступления процессов l_iна обслуживание в каждый из ресурсов системы – интенсивность поступления процессов на обслуживание в процессор, ВЗУ1 и ВЗУ2.

Определение  значений интенсивностей l_i дает возможность выполнить более точное построение  графиков зависимостей  времени ожидания  w  и времени обслуживания u  от варьируемых параметров J_i для безприоритетной дисциплины FIFO обслуживания процессов.

При построении зависимостей при расчетах также используется выражение 

 

Для использования данного  выражения необходимо рассчитать коэффициенты передачи по формулам:

 

Следует учесть, что длительность обслуживания процесса u_i  в системе в данном случае будет определяться выражениями:

 

,

.

где M – количество исполняемых в системе процессов,

k   – количество ресурсов  в системе, используемых при обслуживании  процесса,

w_j - длительность ожидания    i-го процесса обслуживания в j-ом ресурсе системы,

J_j - длительность обслуживания i-го процесса в j-ом ресурсе системы.

2. Цель работы и задачи исследования

Цель: Исследование методов планирования и управления процессами в однопроцессорных системах.

Основной задачей исследования является изучение и оценка характеристик и способов планирования и дисциплин обслуживания потоков процессов исполняемых в однопроцессорных вычислительных системах.

3. Основные результаты исследований. Программа вычислений Mathcad

 

Рис. 4. График времени ожидания (vi=0)

Рис. 5.График времени ожидания (vi=1)

 

Рис.6. График времени ожидания и длительности обслуживания (vi=0)

Рис.7. График времени ожидания и длительности обслуживания (vi=1)

 

4. Заключение и выводы

 

В результате выполнения контрольной работы были изучены  методы планирования и управления процессами в однопроцессорных системах, построены графики зависимости времени ожидания и длительности обслуживания процессов в системе при различных значениях коэффициента вариации и различных производительностях процессора.

Проанализировав результаты, можно сделать следующие выводы:

- зависимость времени  ожидания и длительности обслуживания  от производительности процессора  носит экспоненциальный характер.

- увеличение производительности  процессора после определенной  величины не эффективно, так как время обращения к ВЗУ остается прежним, и обращение к файлам будет сдерживать увеличение быстродействия системы в целом.

 

 

 

Список использованной литературы

 

1. Олифер В.Г.. Олифер Н.А. Сетевые операционные системы. – СПб.: Питер, 2005. – 573 с.
2. Пратыка Т.Л., Попов И.И. Операционные системы, среды и оболочки: Учебное пособие. – М.: ФОРУМ-ИНФРА-М, 2006. – 400 с.
3. Столингс  В. Операционные системы, 4-е издание.: Пер. с англ. – М: Издательский дом «Вильямс», 2002. – 848 с.
4. Таненбаум Э. Современные операционные системы. – СПб.: Питер, 2007. – 1038 с.