Вопрос: Мультипрограммирование в системах пакетной обработки.

При использовании мультипрограммирования для повышения пропускной способности компьютера главной целью является минимиза-ция простоев всех устройств компьютера и, прежде всего центрального процессора. Такие простои могут возникать из-за приостановки задачи по ее внутренним причинам, связанным, например, с ожиданием ввода дан-ных для обработки. Данные могут храниться на диске или же поступать от пользователя, работающего за терминалом, также от измерительной аппаратуры, установленной на внешних технических объектах. При возникновении такого рода блокировки выполняемой задачи естественным решением, ведущим к повышению эффективности использования процессора, является переключение процессора на выполнение другой задачи, у которой есть данные для обработки. Такая концепция мультипрограммирования положена в основу так называемых пакетных систем. Системы пакетной обработки предназначались для решения за-дач в основном вычислительного характера, не требующих быстрого получения результатов. Главной целью и критерием эффективности систем пакетной обработки является максимальная пропускная способность, то есть решение максимального числа задач в единицу времени. Для достижения этой цели в системах пакетной обработки ис-пользуется следующая схема функционирования: в начале работы формируется пакет заданий, каждое задание содержит требование к системным ресурсам; из этого пакета заданий формируется мультипрограммная смесь, то есть множество одновременно выполняемых задач. Для одновременного выполнения выбираются задачи, предъявляющие разные требования к ресурсам, так, чтобы обеспечивалась сбалансированная загрузка всех устройств вычислительной машины. Например, в мультипрограммной смеси желательно одновременное присутствие вычислительных задач и задач с интенсивным вводом-выводом. Таким образом, выбор нового задания системе, то есть выбирается «выгодное» задание. Следовательно, в вычислительных системах, работающих под управлением пакетных ОС, невозможно гарантировать выполнение того или иного задания в течение определенного периода времени. Рассмотрим более детально совмещение во времени операций ввода-вывода и вычислений. Такое совмещение может достигаться разными способами. Один из них характерен для компьютеров, имеющих специализированный про-цессор ввода-вывода. В компьютерах класса мэйнфреймов такие процес-соры называют каналами. Обычно канал имеет систему команд, отлича-ющуюся от системы команд центрального процессора. Эти команды спе-циально предназначены для управления внешними устройствами, напри-мер, «проверить состояние устройства», «установить магнитную голов-ку», «установить начало листа», «напечатать строку». Канальные про-граммы могут храниться в той же оперативной памяти, что и программы центрального процессора. В системе команд центрального процессора предусматривается специальная инструкция, с помощью которой каналу передаются параметры и указания на то, какую программу ввода-вывода он должен выполнить. Начиная с этого момента, центральный процессор и канал могут работать параллельно.Другой способ совмещения вычислений с операциями ввода-вывода реализуется в компьютерах, в которых внешние устройства управляются не процессором ввода-вывода, а контроллерами. Каждое внешнее устройство (или группа внешних устройств одного типа) имеет свой собственный контроллер, который автономно отрабатывает коман-ды, поступающие от центрального процессора. При этом контроллер и центральный процессор работают асинхронно. Поскольку многие внеш-ние устройства включают электромеханические узлы, контроллер выпол-няет свои команды управления устройствами существенно медленнее, чем центральный процессор – свои. Это обстоятельство используется для организации параллельного выполнения вычислений и операций ввода-вывода: в промежутке между передачей команд контроллеру центральный процессор может выполнять вычисления (рис. 5.1, б). Контроллер может сообщить центральному процессору о том, что он готов принять следующую команду, сигналом прерывания либо цен-тральный процессор узнает об этом, периодически опрашивая состояние контроллера. Максимальный эффект ускорения достигается при наиболее пол-ном перекрытии вычислений и ввода-вывода. Рассмотрим случай, когда процессор выполняет только одну задачу. В этой ситуации степень уско-рения зависит от природы данной задачи и от того, насколько тщательно был выявлен возможный параллелизм при ее программировании. В зада-чах, в которых преобладают либо вычисления, либо ввод-вывод, ускоре-ние почти отсутствует. Параллелизм в рамках одной задачи невозможен также, когда для продолжения вычислений необходимо полное заверше-ние операции ввода-вывода, например, когда дальнейшие вычисления зависят от вводимых данных. В таких случаях неизбежны простои цен-трального процессора или канала. Если же в системе выполняются одновременно несколько задач, появляется возможность совмещения вычислений одной задачи с вводом-выводом другой. Пока одна задача ожидает какого-либо события (заме-тим, что таким событием в мультипрограммной системе может быть не только завершение ввода-вывода, но и, например, наступление опреде-ленного момента времени, разблокирование файла или загрузка с диска недостающей страницы программы), процессор не простаивает, как это происходит при последовательном выполнении программ, а выполняет другую задачу. В системах пакетной обработки переключение процессора с вы-полнения одной задачи на выполнение другой происходит по инициативе самой активной задачи, например, когда она отказывается от процессора из-за необходимости выполнить операцию ввода-вывода. Поэтому суще-ствует высокая вероятность того, что одна задача может надолго занять процессор, и выполнение интерактивных задач станет невозможным. Вза-имодействие пользователя с вычислительной машиной, на которой уста-новлена система пакетной обработки, сводится к тому, что он приносит задание, отдает его диспетчеру-оператору, а в конце дня после выполне-ния всего пакета заданий получает результат. Очевидно, что такой поря-док повышает эффективность функционирования аппаратуры, но снижает эффективность работы пользователя.

2 вариант:

Мультипрограммирование, или многозадачность (multitasking) - это способ организации вычислительного процесса, при котором на одном процессоре попеременно выполняются сразу несколько задач (программ).

Главная цель: минимизация простоев всех устройств компьютера. Это, как правило, задачи вычислительного характера. Оператор формирует пакет заданий и вводит его тем или иным способом во внешнюю память. ОС выбирает из пакета мультипрограммную смесь из программ, таким образом, чтобы максимально загрузить систему.

В этом режиме невозможно гарантировать выполнение задачи в течении определенного времени. Мультипрограммирование организованно за счет параллельной работы канала или контроллера и процессора.

Переключение процессора с одной задачи на другую - инициатива самой задачи. В подобных системах пользователь отстраняется от вычислительного процесса. Примерами ОС пакетной обработки являются ОС для мэйнфреймов IBM 360/370/390.

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: