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.

СОДЕРЖАНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ В СЕЛЬСКИХ ШКОЛАХ

Статья в формате PDF 91 KB...

11 10 2026 21:58:16

ВЫСОКОДИСПЕРСНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ ПОРОШКИ – ПОЛУЧЕНИЕ, ИССЛЕДОВАНИЕ, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Статья в формате PDF 126 KB...

10 10 2026 7:43:41

ФАКТОРЫ РИСКА РАЗВИТИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ СРЕДИ РАБОТНИКОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Статья в формате PDF 99 KB...

09 10 2026 2:41:10

ПАССИВНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ АВТОМОБИЛЯ (СИСТЕМЫ AIRBAG,SRS)

Статья в формате PDF 262 KB...

08 10 2026 1:45:23

ДИНАМИКА ГЕМОСТАЗИОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ У БОЛЬНЫХ РАКОМ МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ

Статья в формате PDF 153 KB...

07 10 2026 5:22:45

ДЕЙСТВИЕ БОТУЛОТОКСИНА ПРИ КОРРЕКЦИИ ПАТОЛОГИЧЕСКОГО МЫШЕЧНОГО ТОНУСА У БОЛЬНЫХ С ПОСТИНСУЛЬТНЫМИСПАСТИЧЕСКИМИ ПАРЕЗАМИ

Статья в формате PDF 184 KB...

06 10 2026 19:23:52

РОЛЬ ИНТЕРЛЕЙКИНА-6 В РАЗВИТИИ ИНСУЛИНОРЕЗИСТЕНТНОСТИ

Статья в формате PDF 173 KB...

05 10 2026 8:30:13

РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССА КАТАЛИТИЧЕСКОГО СИНТЕЗА ГЛИОКСАЛЯ

Статья в формате PDF 89 KB...

04 10 2026 2:43:25

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ (НА ПРИМЕРЕ РАЗРАБОТКИ ЭЛЕКТРОННОГО МУЛЬТИМЕДИЙНОГО УЧЕБНИКА «ИСТОРИЯ ПЕДАГОГИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ»)

Федеральный государственный образовательный стандарт нового поколения предъявляет новые требования к формам и методам проведения образовательного процесса, неотъемлемой частью которого становятся информационно-коммуникационные технологии (ИКТ). В статье обоснована эффективность использования ИТК в процессе обучения. Детально приведены требования к разработке электронных образовательных комплексов. Описана структура электронного мультимедийного учебника «История педагогики и образования», содержащего: лекции по предложенным для изучения темам; задания для семинарских занятий; темы рефератов; темы курсовых работ; блок «Тестирование». Приведены конкретные пpaктические результаты эксперимента, подтверждающие эффективность использования ИКТ в процессе обучения в высшей школе. ...

03 10 2026 22:24:28

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРАТЧАЙШЕГО ПУТИ МЕЖДУ ВЕРШИНАМИ ГРАФА

Статья в формате PDF 310 KB...

02 10 2026 12:15:50

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ФАКТОР ПЛАНЕТЫ

Статья в формате PDF 190 KB...

01 10 2026 0:58:49

МОДЕЛЬ ВЛИЯНИЯ МОТИВОВ «ДОСТИЖЕНИЯ УСПЕХА» НА ТРУДОВУЮ АДАПТАЦИЮ ЛИЧНОСТИ

В статье рассматриваются социальный успех, успешность, успешная деятельность, как основные категории самореализации и профессионального роста. Анализируется проблема влияния современного общества на мотивационную сферу личности в деятельности. Представлена модель влияния мотивов «достижения успеха» на трудовую адаптацию личности. ...

30 09 2026 10:38:47

ИНТЕГРАЛЫ: КРАТНЫЕ, КРИВОЛИНЕЙНЫЕ И ТРОЙНЫЕ

Статья в формате PDF 266 KB...

29 09 2026 12:10:22

ОСОБЕННОСТИ ВЕГЕТАТИВНОЙ РЕГУЛЯЦИИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА ВОЕННОСЛУЖАЩИХ СРОЧНОЙ СЛУЖБЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРЕЖНЕГО МЕСТОЖИТЕЛЬСТВА

Работа посвящена особенностям вегетативной регуляции сердечного ритма военнослужащих срочной службы в процессе прохождения воинской службы в зависимости от прежнего местожительства. Исследования показали, что у городских военнослужащих уровень напряжения регуляторных механизмов выше, чем у сельских. У городских военнослужащих адаптация к воинской службе протекает с большим напряжением регуляторных механизмов, за счет увеличения активности симпатического звена и субкортикальных уровней регуляции (высших вегетативных центров) наблюдаемое уже на середине и в конце прохождения воинской службы. Усиление степени централизации у них отмечалось уже в середине прохождения воинской службы, в то время как у сельских военнослужащих усиления отмечалось в конце службы. ...