ОЦЕНКА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ МНОГОПРОЦЕССОРНЫХ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ МЕТОДОМ МОДЕЛИРОВАНИЯ
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,...,Sn) СМО, моделирующих процессорные узлы, и однокaнaльной СМО (Sn+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 = ... = роn = 1/n (рисунок б). Заявки, получившие обслуживание в семафоре, с равной вероятностью возвращаются на продолжение обслуживания в процессорные узлы, следовательно, pn+1,1 =...= pn+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]:
Tw = α1tw1 + α2tw2 + ... + αntwn + αn+1 twn+1, (1)
где αi = λi / λ0 - коэффициент передачи сети (i = 1, ..., n + 1); twi - время ожидания в i-й СМО.
Интенсивности потоков заявок определятся системой уравнений:
где pji - вероятность передачи из СМО Sj в СМО Si; 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.
Статья в формате PDF
133 KB...
03 05 2026 18:50:34
Статья в формате PDF
117 KB...
01 05 2026 12:50:54
Статья в формате PDF
120 KB...
30 04 2026 17:22:54
Статья в формате PDF
779 KB...
29 04 2026 19:21:15
Статья в формате PDF
85 KB...
28 04 2026 23:33:30
Статья в формате PDF
107 KB...
27 04 2026 17:21:39
Статья в формате PDF
276 KB...
25 04 2026 13:55:47
Статья в формате PDF
123 KB...
24 04 2026 10:57:49
Статья в формате PDF
110 KB...
22 04 2026 10:16:51
Статья в формате PDF
140 KB...
20 04 2026 21:14:33
Статья в формате PDF
251 KB...
19 04 2026 22:11:18
Статья в формате PDF 274 KB...
18 04 2026 9:59:15
Статья в формате PDF
134 KB...
17 04 2026 10:20:56
Статья в формате PDF
147 KB...
16 04 2026 19:13:51
Статья в формате PDF
126 KB...
14 04 2026 14:39:51
Статья в формате PDF
223 KB...
13 04 2026 14:56:40
Статья в формате PDF
148 KB...
12 04 2026 12:40:31
Статья в формате PDF
111 KB...
11 04 2026 3:33:54
Статья в формате PDF
331 KB...
10 04 2026 4:47:22
Статья в формате PDF
107 KB...
09 04 2026 1:11:31
Статья в формате PDF
131 KB...
07 04 2026 19:57:14
Статья в формате PDF
106 KB...
06 04 2026 12:31:46
Статья в формате PDF
115 KB...
04 04 2026 10:34:25
Статья в формате PDF
113 KB...
03 04 2026 17:54:26
Статья в формате PDF
101 KB...
02 04 2026 3:56:48
Исследованы показатели сердечнососудистой системы (систолическое, диастолическое давление, частота сердечных сокращений, пульсовое давление и минутный объем крови) у студентов обоего пола среднего учебного заведения в условиях учебной нагрузки до и после занятий в разные дни недели в начале и конце семестра. Возраст участников исследования составлял 18–20 лет. При анализе результатов выявлены пoлoвые и циркосептальные особенности реакции сердечнососудистой системы на учебную нагрузку. Было установлено, что в течение недели после учебной нагрузки происходит снижение артериального давления, особенно у дeвyшек, причем в начале семестра изменения в большей степени выражены в первой половине недели. Результаты свидетельствуют о развитии утомления и снижении адаптационных процессов, что необходимо учитывать при составлении расписания занятий и планировании учебной нагрузки.
...
01 04 2026 21:36:16
Статья в формате PDF
307 KB...
31 03 2026 17:56:31
Предложены принципы подбора целевых пород, рекомендуемых для выращивания при рекультивации земель в условиях Олюторского района Камчатского края.
...
30 03 2026 14:56:21
Статья в формате PDF
111 KB...
28 03 2026 5:46:39
Статья в формате PDF
110 KB...
27 03 2026 1:10:58
Статья в формате PDF
94 KB...
26 03 2026 22:17:13
В статье даются разъяснения к применению зависимости коэффициента интенсивности нагрева (kи.н) металла от тока электрода с целью обеспечения оптимальных электрических и технологических показателей работы электропечных агрегатов для случаев экранированного и неэкранированного горения дуг. Представлено соспоставление скорости нагрева металла и kи.н для двух указанных случаев.
...
25 03 2026 7:22:28
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
