Лабораторная работа. Ресурсы и их распределение между процессами.

 

Цель работы: получить практические навыки распределения ресурсов вычислительной системы между процессами.

 

Общие сведения

К основным видам ресурсов вычислительной системы относятся:

а) сам процессор, точнее — процессорное время;

б) память;

в) внешние устройства;

г) программные модули;

д) информационные ресурсы.

Общая схема выделения ресурсов. При необходимости использовать какой-либо ресурс (ОП, УВВ, массив данных и т.п.) задача путем обращения к супервизору ОС посредством специальных вызовов (команд, директив) сообщает о своем требовании. При этом указывается вид ресурса и, если нужно, его объем. Команда обращения к ОС передает ей управление, переводя процессор в привилегированный режим работы, если такой существует.

Большинство компьютеров имеют два (и более) режимов работы: привилегированный (режим супервизора) и пользовательский. Ресурс может быть выделен задаче, обратившейся к ОС с соответствующим запросом, если

- ресурс свободен и в системе нет запросов от задач более высокого приоритета к этому же ресурсу;

- текущий запрос и ранее выданные запросы допускают совместное использование ресурсов;

- ресурс используется задачей низшего приоритета и может быть временно отобран (разделяемый ресурс).

Получив запрос, ОС либо удовлетворяет его и возвращает управление задаче, либо, если ресурс занят, ставит задачу в очередь к ресурсу, переводя ее в состояние ожидания (блокируя).

После окончания работы с ресурсом задача опять с помощью специального вызова супервизора сообщает ОС об отказе от ресурса, либо ОС забирает ресурс сама, если управление возвращается супервизору после выполнения какой-либо системной функции. Супервизор освобождает ресурс и проверяет, имеется ли очередь к освободившемуся ресурсу. Если очередь есть, то в зависимости от принятой дисциплины обслуживания и приоритетов заявок, он выводит из состояния ожидания задачу, ожидающую ресурс, и переводит ее в состояние готовности к выполнению, после чего, либо передает ей управление, либо возвращает управление задаче, только что освободившей ресурс.

При выдаче запроса на ресурс задача может указать, желает ли она владеть ресурсом монопольно или допускает совместное использование с другими задачами.

Если в системе имеется некоторая совокупность ресурсов, то управлять их использованием можно на основе некоторой стратегии, которая подразумевает четкую формулировку целей, следуя которым можно добиться эффективного распределения ресурсов.

 

Задания к лабораторной работе

4.2.1 В системе имеются 5 процессов (A, B, C, D, E) и 4 ресурса (p1, p2, p3, p4), которые можно предоставить этим процессам. Текущее распределение ресурсов и максимальное их количество, необходимое процессам, приведено в таблице 4.1. Необходимо заполнить столбцы «Требуется» и «Доступно». Определить, безопасно ли немедленно удовлетворение запроса (0,1,0,0) процесса С.

Таблица 4.1 – Распределение ресурсов и их количество

Процесс	Предоставлено р1, р2, р3, р4	Максимальные требования	Требуется р1, р2, р3, р4	Доступно р1, р2, р3, р4
А	0 0 1 2	0 0 1 2		2 1 0 0
B	2 0 0 0	2 7 5 0
С	0 0 3 4	6 6 5 6
D	2 3 5 4	4 3 5 6
Е	0 3 3 2	0 6 5 2

 

4.2.2 Имеются 4 процесса (A, B, C, D) и 3 ресурса. Также известны матрица распределенных ресурсов и матрица требований (таблицы 4.2, 4.3). Вектор существующих ресурсов Е=(9,3,6). Определить оптимальный вариант распределения существующих ресурсов.

 

Таблица 4.2 - Матрица распределенных ресурсов

процесс	ресурс 1	ресурс 2	ресурс 3
А
B
С
D

 

Таблица 4.3 - Матрица требований

процесс	ресурс 1	ресурс 2	ресурс 3
А
B
С
D

4.2.3 В системе существует только один ресурс каждого типа. Система состоит из 6 процессов – A, B, C, D, E, F и пяти ресурсов - R, S, T, V, U. В некоторый момент времени система соответствует следующему списку:

Процесс А занимает ресурс S и хочет получить ресурс U;

Процесс В ничего не использует, но хочет получить ресурс R;

Процесс С ничего не использует, но хочет получить ресурс V;

Процесс D занимает ресурс U и хочет получить ресурсы R и T;

Процесс Е занимает ресурс Т и хочет получить ресурс V;

Процесс F занимает ресурс R и хочет получить ресурс T.

Возможно ли немедленное удовлетворение всех запросов? В какой последовательности следует удовлетворять запросы процессов для завершения их выполнения?

 

4.2.4 Выполнить задания 4.2.1 - 4.2.3, организовав пользовательский интерфейс, используя графические возможности языка программирования.

 

Требования к отчету

Отчет по работе выполняется на бумажном носителе и должен содержать:

- задание к работе;

- описание тех или иных действий, выполненных для получения результата;

- листинги программ с комментариями;

- снимки экрана с результатами работы;

- выводы по каждому заданию.

 

4.4 Контрольные вопросы

4.4.1 Что понимают под термином «ресурс»?

4.4.2 Какие способы разделения ресурсов существуют?

4.4.3 Какие ресурсы можно отнести к важнейшим?

4.4.4 Какие типы программных модулей различают? Возможно ли их разделение?

4.4.5 Какие устройства можно отнести к устройствам с прямым или последовательным доступом?

4.4.6 Что относится к информационным ресурсам?

4.4.7 Какова общая схема выделения ресурсов?

4.4.8 При каких условиях процессу может быть выделен ресурс?

4.4.9 В каких случаях ресурс принудительно отбирается у процесса?

4.4.10 Как приоритет процесса может влиять на выделение ресурса?