В системах обработки данных в качестве основного критерия эффективности используется среднее время обслуживания заявок. При оперативной обработке вычислительных задач невозможно проводить одновременно и их сортировку. Задачи с различной длительностью решения поступают на процессор в случайном порядке. В связи с этим невозможно использовать режим SPT (Shortest-Processing-Task-fïrst), назначающий задачи на решение в порядке убывания времени их решения. В реальных системах оперативной обработки априорная информация о времени решения задач, как правило, отсутствует. Чтобы воспользоваться принципами планирования на основе алгоритма SPT, в систему вводятся средства, которые выявляют короткие и длинные работы непосредственно в ходе вычислительного процесса.

Алгоритм RR. Простейшее правило планирования работ, обеспечивающее выполнение указанного требования, задается алгоритмом циклического обслуживания (рис. 4.17) - алгоритмом RR (Round-Robin).

Рис. 4.17. Алгоритм RR

Заявки на выполнение работ поступают с интенсивностью X в очередь О, откуда они выбираются и исполняются процессором CPU. Для обслуживания отдельной заявки отводится постоянный квант времен и q, достаточный для выполнения нескольких тысяч операций. Если работа была выполнена за время q, она покидает систему. В противном случае она вновь поступает в конец очереди и ожидает предоставления ей очередного кванта процессорного времени.

Алгоритм FB. Для обеспечения еще более быстрой реакции системы на короткие работы в системах оперативной обработки используются алгоритмы многоуровневого циклического планирования. Одним из таких алгоритмов является алгоритм FB (Foreground-Background).

Заявки на выполнение работ поступают в очередь Оі (рис. 4.18). Работы, стоящие в очереди Oi, получают квант процессорного

времени q. Если за это время работа была выполнена, то она покидает систему. В противном случае заявка на работу переносится в очередь СЪ. откуда она может быть занесена в очереди 0з,04,…,0„. Очереди обслуживаются в следующем порядке. Если имеется хотя бы одна заявка в очереди О . то эта заявка непременно обслуживается. Заявки из очереди СЬ обслуживаются при условии, что нет заявок в очереди О\. Аналогично заявки из очереди О_тобслуживаются только в том случае, если все очереди О],…, О_т.\ пусты. Заявка, достигшая последней очереди 0„, остается в ней до полного завершения работы.

Применяются модификации алгоритма РВ, различающиеся по величине квантов времени, предоставляемых заявкам из разных очередей. Возможно планирование на основе постоянной величины кванта или с использованием квантов переменной длительности, которая возрастает по мере увеличения номера очереди. Одна из таких модификаций - алгоритм планирования ЕВ с учетом приоритетов работ. Работы, поступающие в систему, разделяются в зависимости от приоритетов 1.....п на и потоков !\

Приоритеты задач относительны, т.е. поступление в систему заявки более высокого приоритета не прерывает процесс обработки менее приоритетных заявок, но при освобождении ресурса более приоритетные заявки будут назначены в первую очередь. Работы с высшим приоритетом поступают в очередь О], а работы с низким приоритетом - в очередь 0„. Работам, выбираемым на обслуживание из разных очередей, выделяются кванты времени различной длительности, причем заявкам из очереди О,,, выделяется больший по продолжительности квант времени, чем заявкам из очереди О_т_,т = 2.п.

Приоритеты работам могут назначаться исходя из трудоемкости последних. Если трудоемкости работ известны хотя бы приближенно, то работам с большой трудоемкостью присваиваются низкие приоритеты и они сразу же поступают в очереди соответствующего приоритета, в которых получают большие кванты времени. В результате этого трудоемкие работы не будут задерживать процесс выполнения менее трудоемких работ. Если трудоемкость работы была занижена, т.е. ее приоритет оказался завышен, то после окончания выделенного для нее кванта времени работа переместится в очередь следующего, более низкого приоритета.

Алгоритм планирования с учетом приоритетов очень эффективен для ЭВМ с ограниченной емкостью оперативной памяти, не позволяющей разместить в ней программы всех работ, выполняемых системой. В таком случае в оперативной памяти размещается только небольшая часть программ, а остальные программы хранятся во внешней памяти - на магнитном диске. Все программы циклически обслуживаются в предоставленном им кванте процессорного времени, поэтому они вызываются в оперативную память поочередно, а получив квант обслуживания, удаляются из нее во внешнюю память (вытесняются на диск). Процесс циклического завершения программ в оперативной памяти называется свопингом. Если система работает со свопингом и все без исключения работы поступают в первую очередь, причем всем очередям выделяются одинаковые кванты времени, то затраты ресурсов системы на свопинг крайне большие. Для уменьшения непроизводительных затрат целесообразно трудоемкие работы сразу же размещать в очередях с низкими приоритетами и выделять им большие по длительности кванты времени.

При выполнении процедур вытеснения на диск записывается информация о занимаемой задачей основной памяти и о текущем состоянии задачи, необходимая для продолжения работы системы. Разделение ресурсов задачами базируется на периодическом уменьшении приоритетов задач, находящихся в основной памяти, и как только приоритет задачи в основной памяти становится меньше приоритета задачи на диске, выполняется процедура вытеснения.

Алгоритм Корбато. Приоритетность программ для систем со свопингом может назначаться в соответствии с алгоритмом Корбато. Здесь априорно принимается следующее предположение: программы с большей длиной более трудоемкие. Исходя из этого предположения приоритеты программам присваиваются на основе формулы

Отношение Ь_п/Ьц определяет число квантов времени, необходимых для загрузки программы в оперативную память и для вывода ее из оперативной памяти.

⇐Концепция выислительных систем с управлением потоком данных | Информационные системы и технологии в зкономике | Многопроцессорные системы при обработке пакетов зада с прерываниями⇒