ОЦЕНКА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ МНОГОПРОЦЕССОРНЫХ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ МЕТОДОМ МОДЕЛИРОВАНИЯ

Авторы
Файлы

Максимова Н.Н. Бикташев Р.А. Статья в формате PDF 490 KB

Для координации использования одиночных или фиксированных множеств ресурсов несколькими вычислительными процессами используются семафоры. Проблема производительности семафоров заключается в том, что при взаимодействии процессов возникают требования доступа к общим ресурсам, которые приводят к столкновению транзакций, поскольку они вступают в конфликт друг с другом. Конфликты приводят к потерям производительности операционной системы. Наиболее хаpaктерно это проявляется в параллельных и мультипрограммных системах, когда взаимодействующие процессы реализуются в независимых процессорах, которые могут потребовать одновременно общий ресурс. Если ресурс требуется слишком большому числу процессов, то они ставятся в очередь. При этом, запросы удовлетворяются по принципу: «первым пришел - первым обслужен» (FIFO) [1].

Модель для оценки временных потерь. Пусть вычислительная система содержит один общий ресурс, доступный множеству процессов, выполняемых в n процессорных узлах и защищаемый семафором S.

Аналитическая модель n-процессорной системы с одиночным общим ресурсом для оценки потерь производительности из-за конфликтов за доступ к семафору, при использовании концепции планирования типа FIFO, изображена на рисунке а. Модель представлена в виде разомкнутой стохастической сети массового обслуживания (СМО), состоящей из n (S₁,...,S_n) СМО, моделирующих процессорные узлы, и однокaнaльной СМО (S_n+1), которая моделирует семафор. На вход n-процессорной системы поступает поток запросов на выполнение процессов с интенсивностью λ₀ = 1/T, где T - средняя длительность интервала между поступающими на вход запросами.

Поток запросов распределяется предварительным планировщиком по процессорным узлам с вероятностями р01,...,роn, представленным в виде графа вероятностей передач стохастической сети, изображенной на рисунке б. Предположим для упрощения, что потоки запросов на выполнение процессов на входе многопроцессорной системы распределяются равновероятно по процессорным узлам, т.е. р₀₁ = ... = р_оn = 1/n (рисунок б). Заявки, получившие обслуживание в семафоре, с равной вероятностью возвращаются на продолжение обслуживания в процессорные узлы, следовательно, p_n+1,1 =...= p_n+1,n = 1/n.

a б

Схема аналитической модели n-процессорной системы (а) и её граф передач (б)

Время ожидания заявки в сети оценивается выражением [2]:

T_w = α₁t_w1 + α₂t_w2 + ... + α_nt_wn + α_n+1 t_wn+1, (1)

где α_i = λ_i/ λ₀ - коэффициент передачи сети (i = 1, ..., n + 1); t_wi - время ожидания в i-й СМО.

Интенсивности потоков заявок определятся системой уравнений:

где p_ji- вероятность передачи из СМО S_j в СМО S_i; i, j = 0, 1, ..., n + 1.

В работе показано, что планирование на основе приоритетов дает выигрыш по времени ожидания в очереди к семафору почти в 2 раза, чем при использовании стратегии на основе FIFO. Полученные модели позволяют произвести количественные оценки времени ожидания процессов, обращающихся к общему ресурсу через посредство семафора. Модели могут быть использованы при проектировании параллельных операционных систем, где критичным является время выполнения процессов.

Список литературы

Таненбаум Э. Современные операционные системы. - СПб.: Питер, 2004. - 1040 с.
Основы теории вычислительных систем / под ред. С.А. Майорова. - М.: Высшая школа, 1978. - 408 с.

МЕНЕДЖМЕНТ ЗНАНИЙ КАК ОСНОВА ФОРМИРОВАНИЯ ИНКОРПОРИРОВАННОГО ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО КАПИТАЛА

Статья в формате PDF 728 KB...

25 04 2024 3:39:53

ЗЫБАЛОВ ВЛАДИМИР СТЕПАНОВИЧ

Статья в формате PDF 230 KB...

24 04 2024 18:58:15

ЛЕПТОСПИРОЗ И ГЕМОРРАГИЧЕСКАЯ ЛИХОРАДКА С ПОЧЕЧНЫМ СИНДРОМОМ: СРАВНИТЕЛЬНАЯ КЛИНИКО-ЛАБОРАТОРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА (ПО МАТЕРИАЛАМ 1-Й ГОРОДСКОЙ КЛИНИЧЕСКОЙ БОЛЬНИЦЫ г. ИВАНОВО)

Статья в формате PDF 123 KB...

23 04 2024 7:24:43

ООПТ СРЕДНЕЙ ТАЙГИ ВОЛОГОДСКОЙ И АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТЕЙ

Статья в формате PDF 254 KB...

22 04 2024 1:36:37

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ИНТЕРАКТИВНАЯ ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Статья в формате PDF 120 KB...

21 04 2024 5:53:41

ЭМОЦИОНАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ У СТУДЕНТОВ В СТРЕССОВОЙ СИТУАЦИИ ЭКЗАМЕНА

Статья в формате PDF 130 KB...

20 04 2024 22:35:38

ГНОЙНО-ВОСПАЛИТЕЛЬНЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ ПАЛЬЦЕВ КИСТИ. СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К ДИАГНОСТИКЕ И ЛЕЧЕНИЮ

Статья в формате PDF 112 KB...

19 04 2024 1:42:22

МЕТАБОЛИЧЕСКАЯ РЕКОНСТРУКЦИЯ КОРРЕКЦИИ КАРДИОСКЛЕРОЗА МЕДЛЕННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ ДИНАМИЧЕСКИМ ХАОСОМ

В отличие от известной методики математика Лоскутова и кардиолога Ардашева по лечению тяжелых аритмий хирургической абляцией зон хаотизации сердца, в работе предложен в форме биоинформационной и математической моделей подход для терапевтической, противовоспалительной методики снижения хаотизации. Проведена метаболическая реконструкция патобиохимии кардиосклероза и его коррекции. Кардиосклероз рассматривается, как аутовоспалительный процесс на базе медленного (недели, месяцы) «неправильного» взаимодействия депо углеводов и жиров. Расчеты показывают, что при медленных (годы) сценариях тренировки сердца и защите его от свободных радикалов и воспалений при стрессе цитопротекторами и пептидотерапией, могут возникать мультициклы, обеспечивающие снижение хаоса. Это создает условия прекондиционирования, тесно связанные с условиями для обновления клеток в сердце. ...

18 04 2024 7:32:58

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ ТРОМБОЦИТОВ КАК МЕТОД РАННЕЙ ДИАГНОСТИКИ ГЕМОРРАГИЧЕСКОГО СИНДРОМА ПРИ КРЫМСКОЙ ГЕМОРРАГИЧЕСКОЙ ЛИХОРАДКЕ

Статья в формате PDF 114 KB...

17 04 2024 9:16:20

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННО-МИКРОГРАФИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ СОХРАНЕНИЯ И ОПЕРАТИВНОГО ДОСТУПА К ДОКУМЕНТИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИИ

Статья в формате PDF 137 KB...

16 04 2024 21:34:45

ФАРМАКОНАДЗОР И КОНТРОЛЬ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ПОБОЧНЫХ РЕАКЦИЙ

Статья в формате PDF 221 KB...

15 04 2024 8:50:21

ВОЗМОЖНОСТИ ДУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ОБРАЗОВАНИЯ ПРИ ПОДГОТОВКЕ ТОВАРОВЕДОВ-ЭКСПЕРТОВ

Статья в формате PDF 121 KB...

14 04 2024 13:13:25

ВЛИЯНИЕ МИЛЛИМЕТРОВОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НИЗКОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ НА РЕЗИСТЕНТНОСТЬ МЕМБРАН СПЕРМАТОЗОИДОВ

Статья в формате PDF 112 KB...

13 04 2024 16:57:23

ВОЗМОЖНОСТИ ИММУНОКОРРЕКЦИИ У БОЛЬНЫХ С ОСЛОЖНЕННЫМИ ФОРМАМИ ДИАБЕТИЧЕСКОЙ СТОПЫ

Статья в формате PDF 100 KB...

12 04 2024 14:18:24

МЕТАКОГНИТИВНЫЙ ПОДХОД К ПОСТРОЕНИЮ МАТРИЦЫ ШКОЛЬНОГО ЭЛЕКТИВА ПО ХИМИИ

Статья в формате PDF 116 KB...

11 04 2024 17:50:45

СОВРЕМЕННЫЕ ВОПРОСЫ ПРЕПОДАВАНИЯ В МЕДИЦИНСКОЙ ВЫСШЕЙ ШКОЛЕ

Статья в формате PDF 118 KB...

10 04 2024 19:57:48

СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ПОВЕРХНОСТИ ТИТАНА ПРИ ЛАЗЕРНОМ ЛЕГИРОВАНИИ ЖЕЛЕЗОМ

Статья в формате PDF 93 KB...

09 04 2024 2:31:12

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ ИММУНО-КОМПЕТЕНТНЫХ КЛЕТОК ПРИ ГЕСТАЦИОННОМ ПИЕЛОНЕФРИТЕ

Статья в формате PDF 130 KB...

08 04 2024 22:10:29

ТРАНСЦЕНДЕНТАЛЬНЫЙ СУБЪЕКТ КАК ФАКТОР БЫТИЯ

Статья в формате PDF 244 KB...

07 04 2024 18:19:14

КЛИНИКО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ЗУБОЧЕЛЮСТНОЙ СИСТЕМЕ У ДЕТЕЙ С РАЗЛИЧНОЙ СТЕПЕНЬЮ ВЫРАЖЕННОСТИ ОРОФАЦИАЛЬНЫХ ДИСФУНКЦИЙ

Статья в формате PDF 129 KB...

06 04 2024 23:20:20

ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ СТОЛКНОВЕНИЯ СУДОВ НА ПОДВОДНЫХ КРЫЛЬЯХ С ПРЕПЯТСТВИЕМ

Статья в формате PDF 792 KB...

05 04 2024 11:18:40

РИСКИ В ЛЕСНОЙ ОТРАСЛИ

Статья в формате PDF 269 KB...

04 04 2024 5:16:46

ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КЛЕТОЧНОГО ИММУНИТЕТА У БОЛЬНЫХ МНОЖЕСТВЕННОЙ МИЕЛОМОЙ

Статья в формате PDF 101 KB...

03 04 2024 2:45:57

Опыт применения ГИС технологий и ДДЗЗ для оценки влияния антропогенного фактора на растительность отдельных территорий Якутии

В работе приведены результаты применения ГИС технологий в различном масштабе для анализа структуры растительности и влияние антропогенной нагрузки на параметры растительного покрова регионов, в целом, и отдельных сообществ Якутии, в частности. Примененные подходы могут быть использованы в различном масштабе для анализа степени антропогенного пресса территорий и анализа растительности. ...