Циклическое планирование работ в системах оперативной обработки информации

Авторы
Файлы

Шорин Д.Ю. Резуев С.В. Статья в формате PDF 332 KB

Одним из самых старых, простых и наиболее используемых способов планирования работ считается алгоритм циклического планирования. Каждому процессу предоставляется промежуток времени работы процессора - квант времени, если к концу кванта процесс всё ещё работает, то этот процесс прерывается и процессор обpaбатывает уже другой, следующий процесс. Если процесс прекращает работу раньше срока истечения кванта, то происходит передача управления. Планировщик только поддерживает список процессов. Исчерпавшие лимит, обработанные процессы помещаются в конец списка процессов. Важный вопрос - длина кванта - при малой длине кванта высоки потери на переключение, при большой - заторможенность реакции на быстрые запросы. Пример циклического планирования представлен на рисунке.

Планирование по циклическому принципу

Циклическое обслуживание эффективно для работы с разделением времени, когда система должна гарантировать приемлемые времена ответа для всех интеpaктивных пользователей. Временные затраты на диспетчеризацию здесь удается снизить за счет эффективных механизмов контекстного переключения и благодаря предоставлению достаточного объема основной памяти, чтобы процессы могли размещаться в ней одновременно.

Интерес в циклическом планировании представляет продолжительность кванта времени процессора. Переключение с одного процесса на другой требует определенного количества времени для выполнения задач администрирования - сохранения, загрузки регистров, карт памяти, обновления различных таблиц и списков, сброса на диск и перезагрузки кэша памяти и т.д. Предположим, что переключение процесса, или переключение контекста, как это иногда называют, занимает 1 мс. Также предположим, что значение кванта времени установлено на 4 мс.

При таких параметрах настройки после 4 мс полезной работы центральному процессору придется затратить (то есть потерять) 1 мс на переключение процесса. Таким образом, 20% процессорного времени будет выброшено на административные издержки, а это, вне всякого сомнения, слишком много.

Определение размера кванта времени имеет критическое значение для эффективной работы вычислительной системы.

Прежде всего, рассмотрим поведение системы в случаях, когда квант времени становится либо очень большим, либо очень маленьким. Если квант времени становится очень большим, то каждому процессу предоставляется пpaктически столько времени, сколько ему требуется для завершения, так что циклическое планирование, по сути, вырождается в планирование по принципу FIFO. Если квант времени становится очень маленьким, то временные затраты на контекстные переключения начинают играть доминирующую роль, причем хаpaктеристики системы, в конце концов, настолько ухудшаются, что с какого-то момента основное время затрачивается на переключение процессора, так что лишь незначительная часть времени остается, если вообще остается, на выполнение вычислений для пользователей.

Предположим, что система работает и обслуживает много интеpaктивных пользователей. Когда мы только начинаем изменять время полезной работы, значения кванта времени близко к нулю - временные затраты на переключения занимают основную часть ресурса ЦП. Перед интеpaктивными пользователями предстает неповоротливая система, хаpaктеризующаяся длительными временами ответа. При дальнейшем увеличении времени полезной работы, время ответа системы улучшаются. В какой-то момент мы достигаем точки, когда процент временных затрат на переключение настолько снижается, что ЦП начинает обслуживать пользователей. При дальнейшем изменении времени полезной работы, времена ответа продолжают улучшаться. В определенный момент система начинает быстро реагировать на запросы пользователей. Однако при продолжении увеличения кванта времени, времена ответа снова начинают расти. Это происходит потому, что квант времени достигает размера, достаточного для того, чтобы каждый пользователь, получивший в свое распоряжение ЦП, успевал завершить свою программу. При этом суть циклического планирования вырождается в принцип FIFO, при котором более длительные процессы заставляют ждать более короткие, причем среднее время ожидания увеличивается, поскольку эти более длительные процессы выполняются до конца, прежде чем уступить ЦП.

Рассмотрим предположительно оптимальное значение кванта времени (небольшую долю секунды), при котором обеспечиваются хорошие времена ответа. Чем именно хаpaктеризуется подобный квант времени? Он достаточно велик, так что подавляющее большинство интеpaктивных запросов требует для своего обслуживания меньшего времени, чем длительность кванта. Когда интеpaктивный процесс начинает выполняться, он, как правило, использует ЦП в течение некоторого времени, после чего генерирует запрос ввода-вывода. Когда запрос ввода-вывода выдан, этот процесс уступает ЦП следующему процессу. Поскольку величина кванта больше, чем это время вычислений до формирования запроса ввода-вывода, процессы пользователей выполняются пpaктически с максимальной скоростью. Каждый раз, когда процесс пользователя получает в свое распоряжение ЦП, он с большой вероятностью доработает до момента выдачи запроса ввода-вывода. Благодаря этому сводятся к минимуму временные затраты на диспетчеризацию, обеспечивается максимальное использование ресурсов ввода- вывода и относительно короткие времена ответа.

Если все процессы лимитируются ЦП, то вообще не имеет смысла переключаться с процесса на процесс. Это объясняется тем, что затраты на переключение просто вычитаются из общей производительности системы. Если, однако, в мультипрограммной смеси принимают участие какие-либо интеpaктивные пользователи, то ЦП необходимо все же периодически переключать, чтобы гарантировать приемлемые времена ответа для этих пользователей.

Список литературы

1. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Сетевые операционные системы: - СПб.: Питер, 2002. - 544 с.

2. Средства и системы компьютерной автоматизации. - http://www.asutp.ru.

РЕГУЛЯЦИЯ ГОМЕОСТАЗА ПЛОДА ПРИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ БЕРЕМЕННОСТИ

Статья в формате PDF 109 KB...

17 06 2026 7:13:20

ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ГЛУТАМАТЕРГИЧЕСКУЮ СИСТЕМУ МЕДИАЛЬНОЙ СЕПТАЛЬНОЙ ОБЛАСТИ ИЗМЕНЯЮТ СЕПТОГИППОКАМПАЛЬНЫЕ ВЗАИМООТНОШЕНИЯ

Статья в формате PDF 275 KB...

16 06 2026 11:13:28

МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ СУБЪЕКТНОЙ ПОЗИЦИИ СТАРШЕКЛАССНИКОВ В ПРОЦЕССЕ ПРЕДПРОФИЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ

Статья в формате PDF 206 KB...

15 06 2026 2:52:27

Стертые формы острого аппендицита

Статья в формате PDF 137 KB...

14 06 2026 3:45:26

НОВЫЕ МЕТОДЫ ОБОГРЕВА ЖИЛИЩА ЧЕЛОВЕКА

Статья в формате PDF 134 KB...

13 06 2026 2:43:37

ДИЕТИЧЕСКИЕ ПРОДУКТЫ ПИТАНИЯ – ОСНОВА ЗДОРОВЬЯ

Статья в формате PDF 284 KB...

12 06 2026 2:16:39

О СВЯЗИ МЕЖФАЗНОЙ ЭНЕРГИИ НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ТВЕРДОЕ ТЕЛО- РАСПЛАВ С ПОВЕРХНОСТНОЙ ЭНЕРГИЕЙ ОТДЕЛЬНЫХ ФАЗ

Статья в формате PDF 123 KB...

11 06 2026 10:58:14

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ ШКОЛЫ

Статья в формате PDF 122 KB...

10 06 2026 13:13:59

Определение уровня плазменного фибронектина и НСТ-теста у больных ПТИ

Статья в формате PDF 115 KB...

09 06 2026 19:57:49

К вопросу о колостомии при аноректальных пороках развития

Статья в формате PDF 117 KB...

08 06 2026 7:12:52

СТРУКТУРА ИЕРАРХИЧЕСКОЙ ДВУХУРОВНЕВОЙ МОДЕЛИ ГОМЕОСТАЗА ЧЕЛОВЕКА В ОПРЕДЕЛЕНИИ РОЛИ НЕРАВНОВЕСНОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ И СИНЕРГЕТИКИ ПРИ ИНФЕКЦИОННОМ ПРОЦЕССЕ

Статья в формате PDF 116 KB...

07 06 2026 10:41:29

НОВЕЙШИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПО СОЗДАНИЮ КОМБИНИРОВАННЫХ МАЛОГАБАРИТНЫХ ГРУЗОВЫХ СРЕДСТВ

Статья в формате PDF 110 KB...

06 06 2026 12:34:51

РЕАЛИЗАЦИЯ ПАЛЛИАТИВНОЙ ПОМОЩИ – ОДНО ИЗ ПРИОРИТЕТНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ В ОНКОЛОГИИ

Статья в формате PDF 125 KB...

05 06 2026 21:39:14

КОМПЛЕКСНЫЙ КРИТЕРИЙ БЕЗУБЫТОЧНОСТИ ТЕХНОЛОГИЙ РЕЦИКЛИНГА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОТХОДОВ

Статья в формате PDF 190 KB...

04 06 2026 18:36:36

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА РОДНИКОВОЙ ВОДЫ ГОРОДА МУРМАНСКА И ЕГО ОКРЕСТНОСТЕЙ НА ОСНОВЕ ХИМИЧЕСКИХ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

Статья в формате PDF 257 KB...

03 06 2026 16:16:42

ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕЦИФИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ НЕКОТОРЫХ РАСТИТЕЛЬНЫХ ЭКСТРАКТОВ

Статья в формате PDF 119 KB...

02 06 2026 4:41:38

ОБЩАЯ ТЕОРИЯ ПАТОЛОГИИ: ХРОНИЧЕСКИЙ ИНФЕКЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС

В статье представлен фрагмент авторской концепции теории патологического процесса. На примере становления хронического инфекционного процесса проведен анализ взаимоотношения основных причинных факторов, составляющих сложную структуру этиологии болезни. ...

01 06 2026 19:15:16

ЭФФЕКТИВНЫЙ СПОСОБ БОРЬБЫ С «ПРЕДТРОМБОТИЧЕСКИМИ СОСТОЯНИЯМИ» ПРИ ЦЕРЕБРОФАЦИАЛЬНОЙ ТРАВМЕ У БОЛЬНЫХ С ГНОЙНЫМИ СИНУИТАМИ

В работе представлены данные по усовершенствованию методов коррекции нарушений гемостаза у больных с гнойными синуситами при черепно-мозговой травме. Показано, что метод внутрипазушной гепаринотерапии, как компонент комплексного лечения пациентов с гнойными синуситами в остром периоде церебро-фациальной травмы, позволяет эффективно коррегировать гиперкоагуляционные нарушения гемостаза и осуществлять профилактику связанного с этим нарушения синдрома ДВС. ...

31 05 2026 15:52:46

УЛЬТРАСТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ КЛЕТОК ЭПИТЕЛИЯ ТОНКОЙ КИШКИ У ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ХАРАКТЕРА ВСКАРМЛИВАНИЯ (СМЕШАННОЕ, ИСКУССТВЕННОЕ)

В статье освещаются морфофункциональные особенности структуры стенки тонкой кишки в зависимости от хаpaктера вскармливания в экспериментальных условиях. Представлены собственные результаты исследования по вопросу о электронно-микроскопическом строении слоев стенки тонкой кишки при смешанном и искусственном вскармливании в эксперименте. ...

30 05 2026 7:22:49

Акустическое воздействие мини-ТЭЦ с газопоршневыми и дизельными двигателями на окружающую среду

В работе дана экологическая оценка возможных последствий на окружающую среду, жизнь и здоровье населения. Показано, что при решении выбора источника энергии необходимо учитывать не только экономические, но и экологические последствия возможного влияния объектов энергетики при строительстве и эксплуатации. Комбинированное производство энергии двух видов на мини–ТЭЦ способствуют гораздо более экологичному использованию топлива по сравнению с раздельной выработкой электроэнергии и тепловой энергии на котельных установках, но и повышению чистоты воздушного бассейна, улучшению общего экологического состояния окружающей среды. Интенсивное шумовое воздействие на организм человека нeблагоприятно влияет на протекание нервных процессов, способствует развитию утомления, изменениям в сердечно-сосудистой системе и появлению шумовой патологии, среди многообразных проявлений которой ведущим клиническим признаком является медленно прогрессирующее снижение слуха. В работе рассмотрено воздействие мини-ТЭЦ с дизельными и газопоршнеыми двигателями мощностью 1000 кВт на окружающую среду. Установлено что, шум, создаваемый электростанцией, состоящей их 4 газопоршневых двигателей мощностью 1000 кВт, будет ниже допустимого для территории, непосредственно прилегающей к жилым домам. Поэтому специальных мероприятий по снижению шума не требуется. ...