Структура мультипрограммной ЭВМ и особенности ее функционирования. Основные характеристики работы ЭВМ в мультипрограммном режиме

Мультипрограммирование предназначено для повышения пропускной способности вычислительной системы путем более равномерной и полной загрузки всего ее оборудования, в первую очередь процессора. При этом скорость работы самого процессора и номинальная производительность ЭВМ не зависят от мультипрограммирования.

Мультипрограммный режим имеет в ЭВМ аппаратную и программную поддержку:

Аппаратная:

· контроллеры устройств ввода-вывода, которые могут работать параллельно с процессором;

· система прерывания;

· аппаратные средства системы защиты программ и данных в микропроцессоре;

· и т.п.;

программная:

· мультизадачная операционная система (ОС);

· системные программы, управляющие работой устройств ввода-вывода и специализированных средств вычислительной системы.

Управляющая программа (ОС), реализуя мультипрограммный режим, должна распределять (в том числе динамически) ресурсы системы (время процессора, оперативную и внешнюю память, устройства ввода-вывода и т.д.) между параллельно выполняемыми программами, чтобы обеспечить увеличение пропускной способности компьютера с учетом ограничений на ресурсы и требований по срочности выполнения отдельных программ.

Производительность мультипрограммной ЭВМ оценивается количеством задач, выполненных в единицу времени (пропускная способность) и временем выполнения каждой программы Т_i.

При анализе работы ЭВМ важно определить степень использования ее ресурсов. Для этого широко применяются следующие показатели:

k_q - коэффициент загрузки q-го устройства;

k_q=T_q/T, где T_q - время занятости устройства q за общее время T работы ЭВМ;

- средняя длина очереди запросов к устройству q, где L_qi - длина очереди к устройству q на интервале времени и

Пусть работа некоторого устройства q характеризуется диаграммой

Тогда рассмотренные выше показатели работы этого устройства будут следующими:

k_q=7/10

L_q=(0*2 + 1*1 + 0*4 + 1*1 + 1*2 + 1*1)/10 = 5/10

Помимо средней длины очереди важна также и динамика изменения текущей длины очереди.

По значениям k_q, L_q и динамике изменения L_q можно определить наиболее дефицитный ресурс в системе, ее "узкое место".

Устранить "узкие места" можно или увеличением производительности соответствующего ресурса, или выбором такого набора задач, который обеспечивал бы более равномерное использование всех ресурсов (например, одни задачи более активно используют процессор (счетные задачи), другие - жесткий диск (работа с базами данных), третьи - устройства ввода-вывода).

Работа мультипрограммной ЭВМ в большой степени зависит от коэффициента мультипрограммирования ( Км ) - количества программ, которое может одновременно обрабатываться в мультипрограммном режиме .

Рис. 12.2. Порядок выполнение программ в мультипрограммной ЭВМ при Км = 2

Предполагается, что выполнение каждой программы включает следующую последовательность действий:

Поиск по сайту: