Моделирование режима многозадачности

Режим многозадачности позволяет использовать центральный процессор более рационально. При грубой прикидке, если для среднестатистического процесса вычисления занимают лишь 20 % времени его пребывания в памяти, то при пяти одновременно находящихся в памяти процессах центральный процессор будет загружен постоянно.
Но в эту модель заложен абсолютно нереальный оптимизм, поскольку в ней заведомо предполагается, что все пять процессов никогда не будут одновременно находиться в ожидании окончания какого-нибудь процесса ввода-вывода.

Лучше выстраивать модель на основе вероятностного взгляда на использование центрального процессора. Предположим, что процесс проводит часть своего времени р в ожидании завершения операций ввода-вывода. При одновременном присутствии в памяти п процессов вероятность того, что все п процессов ожидают завершения ввода- вывода (в случае чего процессор простаивает), равна рп. Тогда время задействования процессора вычисляется по формуле

Время задействования ценрального процессора = 1 - рп.

На рис. 2.4 показано время задействования центрального процессора в виде функции от аргумента п, который называется степенью многозадачности.

Судя по рисунку, если процесс тратит 80 % своего времени на ожидание завершения ввода-вывода, то для снижения простоя процессора до уровня не более 10 % в памяти могут одновременно находиться по крайней мере 10 процессов. Когда вы поймете, что к ожиданию ввода-вывода относится и ожидание интерактивного процесса пользовательского ввода с терминала (или щелчка кнопкой мыши на значке), станет понятно, что время ожидания завершения ввода-вывода, составляющее 80 % и более, не такая уж редкость. Но даже на серверах процессы, осуществляющие множество операций ввода-вывода, зачастую имеют такой же или даже больший процент простоя.

Справедливости ради следует заметить, что рассмотренная нами вероятностная модель носит весьма приблизительный характер. В ней безусловно предполагается, что

Степень многозадачности


все п процессов являются независимыми друг от друга, а значит, в системе с пятью процессами в памяти вполне допустимо иметь три выполняемых и два ожидающих процесса.
Но имея один центральный процессор, мы не может иметь сразу три выполняемых процесса, поэтому процесс, который становится готовым к работе при занятом центральном процессоре, вынужден ожидать своей очереди. Из-за этого процессы не обладают независимостью. Более точная модель может быть выстроена с использованием теории очередей, но сделанный нами акцент на многозадачность, позволяющую загружать процессор во избежание его простоя, по-прежнему сохраняется, даже если реальные кривые немного отличаются от тех, что показаны на рис. 2.4.

Несмотря на упрощенность модели, представленной на рис. 2.4, тем не менее она может быть использована для специфических, хотя и весьма приблизительных предсказаний, касающихся производительности центрального процессора. Предположим, к примеру, что память компьютера составляет 8 Гбайт, операционная система и ее таблицы занимают до 2 Гбайт, а каждая пользовательская программа также занимает до 2 Гбайт. Этот объем позволяет одновременно разместить в памяти три пользовательские программы. При среднем ожидании ввода-вывода, составляющем 80 % времени, мы имеем загруженность центрального процессора (если игнорировать издержки на работу операционной системы), равную 1 - 0,83, или около 49 %. Увеличение объема памяти еще на 8 Гбайт позволит системе перейти от трехкратной многозадачности к семикратной, что повысит загруженность центрального процессора до 79 %. Иными словами, дополнительные 8 Гбайт памяти увеличат его производительность на 30 %.

Увеличение памяти еще на 8 Гбайт поднимет уровень производительности всего лишь с 79 до 91 %, то есть дополнительный прирост производительности составит только 12 %. Используя эту модель, владельцы компьютеров могут прийти к выводу, что первое наращивание объема памяти, в отличие от второго, станет неплохим вкладом в повышение производительности процессора.

2.2.

<< | >>
Источник: Э. ТАНЕНБАУМ Х. БОС. СОВРЕМЕННЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМ Ы 4-е ИЗДАНИЕ. 2015

Еще по теме Моделирование режима многозадачности:

  1. Моделирование
  2. МОДЕЛИРОВАНИЕ
  3. Глава 4. Роль моделирования в социологии
  4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ИЛИ ПОДРАЖАНИЕ?
  5. Тема 12. Иконологическое моделирование социальных процессов
  6. Уровни моделирования
  7. СОЦИАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
  8. Тема 4. Роль моделирования в социологии
  9. РАЗДЕЛ 1. Системный и когнитивный аспекты методологии моделирования
  10. 12.1. Иконологическое моделирование
  11. 1.2.1.2. Режим рабочего времени. Особый режим рабочего времени.
  12. Моделирование стратегий гениев