Порядок выполнения программы исследований

1. В качестве простейшей математической модели исследуемой однопроцессорной системы может быть использована одноканальная СМО с бесприоритетной дисциплиной обслуживания очереди процессов. В этом случае система рассматривается как один ресурс, обеспечивающий обслуживание группы M входных потоков процессов Z ₁ , Z ₂ , Z ₃ , …, Z _M (рис. 2) на основе бесприоритетной дисциплины обслуживания FIFO.

При использовании бесприоритетных дисциплин обслуживания процессы, поступающие на обработку в систему, не имеют привелигий, все процессы – равноправны. Такое равноправие характерно при выборке процессов из входной очереди по следующим правилам:

а) процессы принимаются для обслуживания в порядке их поступления в очередь – бесприоритетная дисциплина обслуживания FIFO;

б) процессы принимаются для обслуживания в порядке обратном порядку их поступления в очередь – бесприоритетная дисциплина обслуживания LIFO;

в) процессы принимаются для обслуживания в случайном порядке.

Среди перечисленных правил выборки процесса из очереди дисциплина выборки FIFO имеет наименьшее значение дисперсии времени ожидания процесса для обслуживания и поэтому наиболее часто применяется для проектирования программ бесприоритетного планирования. При использовании дисциплины FIFO в случае обслуживания нескольких потоков процессов времена w _i ожидания процессов для обслуживания в системе одинаковы и определяются по выражению:

	M
w =	S i = 1	lJ (1 + n 2 i) 2 (1 - R)	(1.1.)

В выражении 1.1. M – количество процессов, поступающих на обслуживание в систему,

R = (r ₁ + r ₂ + r ₃ + …. + r _M),

r _i - коэфициент загрузки ресурсов системы i – ым процессом.

Значение r _i определяется по выражению (1.2.):

r _{i =} l _i J (1.2.),

где l _i - интенсивность i – потока процессов на обслуживание в систему,
J = max (J ₁ , J ₂ , J ₃ , …, J _k), J _k - длительность обслуживания процесса в k – ом ресурсе системы.

Длительность обслуживания процесса в процессорной части системы определяется по выражению 1.3.:

J _{p i} = Q _i / V _p (1.3),

где V _p – производительность процессора, Q _i - количество вычислительных операций, выполняемых при обслуживании процесса в системе. Аналогично определяются и длительности обслуживания процесса в других функциональных узлах системы.

Результат исследований по данному пункту задания - графики зависимостей длительности обслуживания процессов в системе при варьировании производительности процессора в заданном диапазоне при значениях коэффициента вариаций и n _i = 1. Соответственно коэффициент вариации n _i = 0 при постоянном времени обслуживания процесса и n _i = 1 при экспоненциальном законе распределения времени выполнения процесса.

2. В качестве более точной математической модели исследуемой однопроцессорной системы предлагается рассмотреть трехкомпонентную стохастическую сеть одноканальных СМО с бесприоритетной дисциплиной обслуживания очереди процессов FIFO (рис. 3.а.). В этом случае каждая из СМО сети моделирует соответствующий ресурс системы – процессор, ВЗУ1 и ВЗУ 2.

Для полного определения такой модели необходимо знать вероятности переходов процессов между СМО сети при их обслуживании в системе.

В качестве модели организации обслуживания процессов в сети предлагается модель, показанная на рис. 3.б. в виде графа Маркова. В этом случае вероятности переходов процессов для обслуживания в СМО сети определяются по выражению 1.4.:

p _{i, j} = (N _{i, j} / S N _{J, I}) (1.4),

где N _{i, j} - количество переходов процесса на обслуживание из i – состояния обслуживания в j состояние обслуживания, S N _{J, I} - количество переходов процесса на обслуживание в состояние в состояние j из всех других состояний обслуживания. Значения N _{i, j} рассчитываются по исходным данным варианта задания.

В результате определения значений p _{i, j} строится аналитическая модель функционирования системы в виде системы линейных уравнений, определяющих интенсивности поступления процессов на обслуживания в функциональные модули системы.

В результате решения системы линейных алгебраических уравнений определяются интенсивности поступления процессов на обслуживание в каждый из ресурсов системы – интенсивность поступления процессов на обслуживание в процессор, ВЗУ1 и ВЗУ2. Определение значений указанных интенсивностей дает возможность провести более точное исследование характеристик дисциплин обслуживания процессов. Это исследование проводится аналогично исследованию, описанному в п. 1 настоящего задания.

В качестве результатов исследований по п. 2 задания следует привести графики зависимостей времени ожидания обслуживания процессов (при варьировании значений производительности процессора и коэффициента вариации в пределах, указанных в п. 1 задания).

Основная литература

1. Олифер В.Г.. Олифер Н.А. Сетевые операционные системы. – СПб.: Питер, 2005. – 573 с.

2. Пратыка Т.Л., Попов И.И. Операционные системы, среды и оболочки: Учебное пособие. - М.: ФОРУМ-ИНФРА-М, 2006. – 400 с.

3. Столингс В. Операционные системы, 4-е издание.: Пер. с англ. - М: Издательский дом «Вильямс», 2002. – 848 с.

4. Таненбаум Э. Современные операционные системы. - СПб: Питер, 2007. -1038 с.

Дополнительная литература

1. Байцер Б. Микроанализ производительности вычислительных систем. – М.: Радио и связь, 1983. – 360 с.

2. Дейтел Г. Введение в операционные системы. В 2-х томах, пер. с англ. - М.: Мир. - 1987.

3. Клейнрок Л. Вычислительные системы с очередями. - М.: Мир, 1979. - 600 с.

4. Клейнрок Л. Теория массового обслуживания. - М.: Машиностроение, 1979. – 432 с.

5. Основы современных операционных систем: Учебное пособие / Зорин А.А., Коньков К.А., Пер Ю.С., и др. - М.: МФТИ, 1998.

6. Ресурсы Microsoft Windows 95. В 2-х томах. Пер. с англ. - М.: Издательский отдел «Русская редакция» ТОО «Channel Trading Ltd.», 1996.

7. Рихтер Дж. Windows для профессионалов: Программирование для Windows 95 и Windows NT 4 на базе Win32 API. Пер с англ. - М.: Издательский отдел «Русская редакция» ТОО «Channel Trading Ltd.», 1997.

8. Системное программное обеспечение / Гордеев А.В., Молчанов А.Ю. – СПб.: Питер, 2001. – 736 с.

9. Солтис Ф.Дж. Основы AS/400. Пер. с англ., 2-е изд. - М.: Издательский отдел «Русская редакция» ТОО «Channel Trading Ltd.», 1998.

10. Толковый словарь по вычислительным системам: под ред. В.Иллингуорта, Э. Глейзера, И. Пайла. Пер. с англ. - М.: Машиностроение, 1989.

11. Фролов А.В., Фролов Г.В. Операционная система IBM OS/2 Warp. - М.: Диалог-МИФИ, 1996.

Приложение 1

Пример оформления