PowerPoint Presentation : Лекция №11 ПЛАНИРОВАНИЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ
PowerPoint Presentation : Лекция №11 Планирование реального времени Вычисления реального времени – тип вычислений, в которых корректность системы зависит не только от логического результата вычислений, но и времени получения этого результата. Задачи реального времени делят на: Жесткие задачи РВ ( hard real-time task ) – должны жестко соответствовать предельным срокам, в противном случае неизбежны сбои системы . Мягкие задачи РВ ( soft real-time task ) – также имеют предельные сроки, но их выполнение – скорее пожелание, чем обязанность.
PowerPoint Presentation : Лекция №11 Характеристики операционных систем реального времени Операционные системы реального времени должны удовлетворять следующим требованиям: Детерминизм; Чувствительность; Управление со стороны пользователя; Надежность; Восстановление после сбоев. Свойство системы выполнять операции в фиксированное, предопределенное время Определяет скорость отклика системы на событие Система должна обеспечивать тонкую настройку приоритетов задач пользователем Малейшие сбои, влекущие за собой снижение производительности могут стать фатальными для системы Способность системы сохранить максимальную функциональность и не потерять данные при сбое
PowerPoint Presentation : Лекция №11 Чтобы соответствовать приведенным требованиям, современная система реального времени обычно включает: Быстрое переключение процессов и/или потоков; Малый размер; Способность быстрого отклика на внешние прерывания; Многозадачность со средствами взаимодействия процессов (семафоры, сигналы и т.д.); Использование специальных последовательных файлов, способных к накоплению данных с высокой скоростью; Вытесняющее планирование на основе системы приоритетов; Минимизация периодов времени, когда прерывания запрещены; Наличие примитивов для задержки выполнения задачи на определенное время, а также приостановки и продолжения выполнения; Специализированные таймеры и системы тайм-аутов.
PowerPoint Presentation : Лекция №11 Способы повышения чувствительности системы: а) Круговое планирование с вытеснением. Процесс 1 Процесс 2 Процесс n Процесс реального времени Clock tick Время планирования Запрос процесса реального времени Процесс реального времени добавляется в очередь для ожидания своего кванта времени
PowerPoint Presentation : Лекция №11 Способы повышения чувствительности системы: б) Невытесняющее планирование на основе приоритетов. Текущий процесс Процесс реального времени Время планирования Запрос процесса реального времени Процесс реального времени добавляется в начало очереди
PowerPoint Presentation : Лекция №11 Способы повышения чувствительности системы: в) Вытесняющее планирование на основе приоритетов с точками вытеснения. Текущий процесс Процесс реального времени Точка вытеснения Время планирования Запрос процесса реального времени Ожидание следующей точки вытеснения
PowerPoint Presentation : Лекция №11 Способы повышения чувствительности системы: г) Планирование с немедленным вытеснением. Текущий процесс Процесс реального времени Время планирования Запрос процесса реального времени Процесс реального времени немедленно вытесняет текущий процесс и выполняется
PowerPoint Presentation : Лекция №11 Планирование реального времени Можно предложить следующие классы алгоритмов планирования: Статическое планирование с использованием таблиц; Выполняется статический анализ осуществимости планирования; результат анализа – расписание, когда должно начаться выполнение заданий. Статистическое планирование на основе приоритетов. Также выполняется статический анализ, но результат работы – назначение приоритетов заданиям; далее применяется традиционное планирование с приоритетами; Динамическое планирование на основе расписания. Осуществимость планирования (расписание) определяется в процессе работы; Динамическое планирование наилучшего результата; Система пытается удовлетворить все предельные сроки и снимает те выполняющиеся процессы, предельные сроки которых нарушены.
PowerPoint Presentation : Лекция №11 ПЛАНИРОВАНИЕ В СОВРЕМЕННЫХ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ
PowerPoint Presentation : Лекция №11 Традиционное планирование в UNIX Традиционный планировщик UNIX использует многоуровневый возврат с применением кругового планирования в пределах очередей каждого приоритета, а также односекундное вытеснение. Т.е. если текущий процесс не блокируется или не завершается в передах одной секунды, он вытесняется. Приоритет процесса пересчитывается один раз в секунду по следующей формуле: P j (i) = Base j + CPU j (i) + nice j где P j (i) - приоритет процесса j в начале интервала i (чем меньше значение, тем больше приоритет). CPU j (i) - мера использования процессора процессом j на протяжении интервала i Base j - базовый приоритет процесса j nice j - указываемый пользователем коэффициент.
PowerPoint Presentation : Лекция №11 Традиционное планирование в UNIX Базовые группы приоритетов (в порядке снижения приоритетов): Программа свопинга; Управление блочными устройствами ввода-вывода; Управление файлами; Управление символьными устройствами ввода-вывода; Пользовательские процессы.
PowerPoint Presentation : Лекция №11 Планирование в UNIX SVR4 В SVR4 реализованы два основных изменения традиционного алгоритма. Добавлено вытесняющее планирование на основе статических приоритетов; в систему введено множество из 160 уровней приоритетов, разделенных на три класса. Внесены точки вытеснения. Поскольку базовое ядро не вытесняемо, его выполнение может быть разделено на небольшие части, выполняемые до завершения без прерывания.
PowerPoint Presentation : Лекция №11 Планирование в UNIX SVR4 Классы приоритетов SVR4 Реальное время 159-100 Первый Ядро 99-60 Разделение времени 59-0 Последний Класс приоритетов Глобальное значение Последовательность планирования Гарантированно выбираются прежде любых других процессов. Кроме того могут использовать точки вытеснения для прерывания процессов ядра и пользовательских процессов Гарантированно выбираются прежде процессов с разделением времени, но уступают процессам реального времени. Процессы с низшим приоритетом, принадлежащие пользовательским приложениям (кроме приложений реального времени)
PowerPoint Presentation : Лекция №11 Планирование в Windows 2000 W2K использует вытесняющий планировщик с учетом приоритетов. Всего имеется 32 уровня приоритетов, которые разделены на два класса: Наивысший (31) Наинизший (16) Наивысший (15) Наинизший (0) Класс приоритетов реального времени Класс переменных приоритетов
PowerPoint Presentation : Лекция №11 Определение приоритетов в классе переменных приоритетов: Планирование в Windows 2000 15 14 13 12 11 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Базовый приоритет Обычный Повышенный Наивысший Пониженный Наинизший Приоритет процесса Базовый приоритет потока Динамический приоритет потока
PowerPoint Presentation : Лекция №11 Многопроцессорное планирование в Windows 2000 При работе W2K с одним процессором поток с наивысшим приоритетом всегда активен, если не заблокирован. Если в системе имеется N процессоров, то будет всегда активно N-1 потоков с наивысшими приоритетами. Все остальные потоки будут планироваться также как и в однопроцессорной системе на оставшемся процессоре.