Билет №22. Мультипрограммирование в системах пакетной обработки.
Мультипрограммирование - способ организации вычислительного процесса, при котором на одном процессоре попеременно выполняются сразу несколько программ. Наиболее характерными критериями эффективности вычислительных систем являются: пропускная способность; удобство работы пользователей; реактивность.
При использовании мультипрограммирования для повышения пропускной способности (количество задач, выполняемых вычислительной системой в единицу времени) компьютера главной целью является минимизация простоев всех устройств компьютера, и, прежде всего центрального процессора. Такая концепция мультипрограммирования положена в основу так называемых пакетных систем.
Для достижения этой цели в системах пакетной обработки используется 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. Таким образом, выбор нового задания из пакета заданий зависит от внутренней ситуации, складывающейся в 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 совмещение во времени операций ввода-вывода и вычислений.
Такое совмещение может достигаться разными способами. Один из них характерен для компьютеров, имеющих специализированный процессор ввода-вывода (канал). Обычно канал имеет систему команд, отличающуюся от системы команд 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 (а).
Другой способ реализуется в компьютерах, в которых внешние устройства управляются не процессором ввода-вывода, а контроллерами. Каждое внешнее устройство имеет свой собственный контроллер, который автономно отрабатывает команды, поступающие от центрального процессора. При этом контроллер и центральный процессор работают асинхронно. Контроллер выполняет 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 (б).
В системах пакетной обработки переключение процессора с выполнения одной задачи на выполнение другой происходит по инициативе самой активной задачи, поэтому существует высокая вероятность того, что одна задача может надолго занять процессор. Система пакетной обработки повышает эффективность функционирования аппаратуры, но снижает эффективность работы пользователя.
