Операции над семафорами ресурсов.

− Создать семафор ресурса. Эта операция создает дескриптор ресурса и помещает его в списки ОС.

− Уничтожить семафор. Дескриптор удаляется.

− Запросить элементы семафора. Процесс выдает команду «запросить». Процесс заносится в список ожидания и вызывается распределитель ресурсов.

− Освободить элементы семафора ресурса – добавляет элементы сообщения в список (?).

Распределение ресурсов ОС

2-е основные схемы:

1. Централизованное распределение ресурсов.

2. Децентрализованная схема распределения ресурсов (на основе соглашений между процессами, без монитора)

Статическое и динамическое распределение ресурсов.

1. Статическое: ресурсы распределяются процессу в момент его рождения и являются постоянными для процесса всё время его сущ-я(такая схема соот-ет наиб быстрому развитию процесса).

2. Динамическое: ресурсы выдаются процессу по мере его развития(соот-ет наиб эффективному использованию ресурсов и минимизации простоев).

На планировщик ресурсов поступает поток запросов на соответствующие ресурс. Формируется очередь процессов и существуют соответствующие дисциплины формирования очереди процессов. Заявки могут содержать требуемое время ожидания. Приоритеты, которые используются при распред-ии ресурсов: выбор заявок производится по правилам, которые называются дисциплинами обслуживания. Время обслуж складывается из врем ожид + время использ рес-сов(время нахожд в очереи ресурсов, случ хар-р). Т.обр основными дисциплинами распределения ресурсов являются дисциплины формирования очередей.

Вопрос 12. Дисциплины распределения ресурсов, используемые в ОС. Дисциплины формирования очередей на ресурсы и дисциплины обслуживания очереди. Централизованная и децентрализованная схемы распределения ресурсов.

Дисциплина распределения ресурсов.

Различают дисциплины формирования очередей на ресурсы и дисциплины обслуживания очереди (правила извлечения процесса из очереди). Чаще всего используются приоритетные дисциплины.

Дисциплины формирования очередей (совокупность правил размещен процессов в очереди к ресурсам)делятся на 2 класса:

1. статические – приоритет назначается до формирования;

2. динамические – приоритет в процессе формирования очереди.

Дисциплины обслуживания очереди (правило извлечен процесса из очереди с предоставлением ему ресурсов) разделяют на множество классов. Наиболее часто:

1. бесприоритетные

§ линейные

FIFО обслуживание в порядке поступления (по времени рождения запроса на ресурс);

LIFO в порядке, обратном времени поступления;

случайный выбор

§ циклические

RR круговой, циклический алгоритм (процессы выстраиваются в круг);

FB круговой многоочередные дисциплины – строится несколько очередей.

смешанный RR+FB

2. приоритетные

§ с фиксированным приоритетом: относительным, абсолютным, адаптивный алгоритм

§ с динамическим ожиданием: функция от ожидания или от обслуживания

Системы распределения ресурсов.(ещё раз)

1. Централизованная схема распределения, т.е. существует распределитель для каждого ресурса + решение задач синхронизации.

2. Децентрализованная схема распределения. Распределение ресурсов осуществляется на основе некоторого соглашения между процессами.

Статические и динамические распределения.

Статические распределения – ресурсы распределяются процессу до его рождения и являются постоянными. Это способствует наиболее быстрому развитию процесса.

Динамические распределения – ресурсы выделяются процессу по мере их развития. Позволяет наиболее эффективно использовать ресурс.

Защита ресурсов.

Угрозы ресурсам:

1. Несанкционированный доступ (предотвращается программно).

2. Нарушение целостности.

3. Утрата данных.

4. Злоупотребление ресурсом.

5. Утечка информации.

 

Вопрос 13. Мультипрограммирование. Планирование и диспетчеризация процессов при МП.

Мультипрограммирование.

Характеристические состояния процесса при мультипрограммировании:

1. состояние планирования ресурсов;

2. состояние владения ресурсами;

3. состояние выполнения.

Единицами планирования и владения являются процессы (или задачи). Единицей выполнения или диспетчеризации являются потоки, либо нити управления. В случае использования потоков или нитей управления, то говорят о многопоточной системе.

Планирование – выделение ресурсов процессу, кроме выделения фактического процесса, т.е. процессу выделен виртуальный процессор (1 раз). А если выделен фактический процессор, то это диспетчеризация (многократно).

Варианты многопоточности процессов.

1. 1 процесс-1 поток (MS-DOS).

2. Несколько процессов, а в каждом процессе по одному потоку (UNIX)

3. 1 процесс и в нем несколько потоков управления (среда JAVA).

4. Несколько процессов и в каждом процессе несколько потоков (Windows 2000, Linux, Solaris).

Мультипрограммная система – система, которая выполняет несколько потоков одновременно.

Мультипрограммные ОС реализуют сложные методы управления процессами и ресурсами. Они распределяют ресурсы CPU, ОП, внеш памяти и назначают приоритеты(являются приоритетными системами).

Планирование процессов МП производит планировщик процессов. Он реализует дисциплины организации очередей ресурсов.

ОС включает 2-а планировщика:

1. планировщик верхнего уровня (планировщик) (долгосрочного планирования)

2. планировщик нижнего уровня (диспетчер) (краткосрочного планирования)

Планировщик распределяет все процессы, кроме центрального и формирует очередь готовых процессов для диспетчера.

Планирование верхнего уровня отвечает за выделение виртуальных процессоров, предоставляет ресурс центрального процессора.

Планирование нижнего уровня- диспетчеризация.

Планирование выполняется один раз, диспетчеризация- многократно(особенно при режиме квантования).

Мультипрограммная система – система, которая выполняет несколько потоков одновременно.

Достоинства и недостатки мультипрограммной системы.

− Сложность системы.

− Перемещение процессов с помощью специальных механизмов (требуется).

− Мультипрограммирование позволяет равномерно загружать ресурсы.

− Снижает время ожидания ответа в интерактивном времени.

МП обеспечивается двумя механизмами:

1) механизм переключения с процесса на процесс;

2) механизм координации использования ресурсов конкурирующими процессами.

Два основных компонента МП:

− Планировщик процессов – создание процессов, выделение ресурсов, завершение процессов.

− Диспетчеризация – выделение процессора готовому активному процессу. Диспетчер передает управление процессу либо по истечении фиксированного интервала t, либо при возникновении некоторого внешнего события по отношению к данному событию.

 

 

Вопрос 14. Мультипрограммирование. Дисциплины диспетчеризации для невытесняющей и вытесняющей многозадачности.

Дисциплины диспетчеризации.

Различают дисциплины диспетчеризации:

1. без перераспределения процессов (невытесняющая многозадачность)

2. с перераспределением процессов (циклические).

3.Приоритетные дисциплины диспечеризации процессов

1. Без перераспределения (ОС не забирает процессор у процесса, процесс может освободить процессор только по собственной инициативе)

1.1. Дисциплина FСFS (первый пришел – первый обслужился) (каждому процессу одинаковая возможность в обслуживании, все имеют одинаковое среднее время ожидания, стоимость реализации невелика)

Недостатки:

1. короткий процесс вынужден ждать столько же, сколько и длинный (св-во конвоя)

2. среднее время ожидания может неограниченно расти по мере приближения системы к 100% загруженности.

3. с увеличением дисперсии времени выполнения увеличивается время ожидания.

2.2. Дисциплина: следующий с кратчайшим заданием SJN (short job next).

Приоритет- время выполнения.

Состоит в минимизации общего времени ожидания => среднего времени ожидания. Среднее время ожидания коротких процессов меньше, чем длинных, т.к. появляется приоритет. Для этой дисциплины надо использовать дисциплину гарантированного окончания процесса. В этом случае ОС должна просматривать очередь процессов и повышать приоритет некоторых процессов, перемещая их тем самым в зону выполнения. Растет дисперсия среднего времени ожидания.

2.Циклические дисциплины (или с перераспределением)