Спец часть (часть 2) (3 поток) (2015) (by Кибитова) (1161602), страница 14
Текст из файла (страница 14)
При этом приФлинн каждойпредлагаетрассматриватькомпьютерс позиции2 потоков:обсуждениистратегиибудем обращатьвниманиена еёосновные концепции, на теРеально- потоккоманд: которыевыбор однойили группыаппаратныесредства,необходимыдля командподдержанияданноймодели, на типовыеРеальноиспользуется- потокданных,операндов:свыполнениемкаждойкомандывыбирается либоалгоритмы,а такжебудемрассматриватьосновныедостоинстваинедостатки.используетсяДоступноДоступноединичная, либомножественная порция данных. В результате получаем четыре класса(выделено)архитектур: (выделено)5.1 Одиночное непрерывное распределениеВыделено,но или SISD — singleОКОД (одиночный поток команд, одиночный потокданных,Выделено,нонеиспользуетсяinstruction, single data stream) — это традиционныенекомпьютеры(близкие машине фониспользуетсяДаннаяс модельраспределенияоперативнойпамяти(Рис.
131)является однойНеймана)единственнымЦП. Ониимеют одноустройствоуправления,котороеизсамыхпростых и основываетсяна том, чтоадресноепространствоподразделяетсяпоследовательновыбирает команды,и всекаждаякомандаобрабатываетединичнуюнаРис. 131. Одиночное непрерывное распределение.двапорциюкомпонента.ВоднойчастипамятирасполагаетсяифункционируетоперационнаяРис.131.Одиночноенепрерывноераспределение.данных.система,адругаячасть выделяетсядля выполненияпроцессов.К достоинствамданной моделиотноситсяприкладныхконцептуальнаяпростота во всехКПридостоинствамданноймоделиотноситсяконцептуальнаяпростота Своточкивсехподходеминимальныене возникает аппаратныеособых организационныхотношениях.такомВ частности,требования илитрудностей.отсутствие таковых,отношениях.В частности,минимальныеаппаратные требованияилиотсутствиеаппаратнотаковых,зрения обеспечениякорректностифункционированияэтой модели,необходимокак в ОС Microsoft DOS, в которой даже не 70было регистра границ и пользовательскийкакв ОС MicrosoftDOS, в которойне было регистраграниц и пользовательскийобеспечить«водораздел»между дажепространствами,принадлежащимиоперационнойпроцесс мог обращаться к области ОС.процессобращаться к областиОС.системемоги пользовательскимпроцессом.Для этих целей достаточно иметь один регистрСреди недостатков можно отметить, во-первых, неэффективное использованиеСрединедостатковотметить, во-первых,неэффективноеиспользованиеграницы:еслиполучаемыйможноисполнительныйадрес оказываетсяменьше значенияэтогофизического ресурса: часть памяти, выделяемой под процесс, никогда реально нефизическогопамяти, выделяемойподсистемы,процесс,никогдареально нерегистра, то ресурса:это адресчастьв пространствеоперационнойиначе– в пространствеиспользуется.
Во-вторых, процесс занимает всю память полностью на все времяпроцесса. Такаяреализацияпроцессможет сочетатьсяс аппаратнойподдержкой надвух режимовиспользуется.Во-вторых,занимаетвсюпамятьполностьювремявыполнения. Нореально оказывается,что зачастуюобращенияпроцесса всек памяти Рис. 132. Распределение неперемещаемыми разделами.используется.процесс занимаетвсю памятьполностьюна всек времявыполнения.Но Во-вторых,реально оказывается,что зачастуюобращенияпроцессапамятиК достоинствамданноймоделичтоотноситсяконцептуальнаяпростотаво всехвыполнения.Нореальнооказывается,зачастуюобращенияпроцессакпамятипроисходятвдостаточнолокализованныеучастки,аболееилименееравномерноеАльтернативнойаппаратнойреализациейможетслужитьмеханизм таковых,ключейотношениях.В достаточночастности,минимальныеаппаратныетребованияилименееотсутствиепроисходятлокализованныеучастки,могута болееилиравномерноеобращениеков —всемуадресномупространствупроцессаслучаетсяоченьредко.защиты(PSWprocess[or]statusword),которыенаходитьсявсловесостояниякакв ОС MicrosoftDOS,адресномув которой пространствудаже не было процессарегистра граници пользовательскийобращениекоданнаявсемуслучаетсяоченьредко.чтоПолучается,чтомодельимеетещеинеявнуюнеэффективностьзасчеттого,процессаи в обращатьсяслове состоянияпроцессора.решение подразумевает, что каждомупроцессмогк областиОС.еще иДанноеПолучается,что пространстводанная модельимеетнеявную сразунеэффективностьза счет физическоетого, чтоподвсе адресноепроцессаотводитсявсезащиты.необходимоеразделуОЗУставитсявсоответствиенекоторыйключЕслиаппаратураСрединедостатковможноотметить,во-первых,неэффективноеиспользованиеподвсеадресноепространствопроцессаотводитсясразувсенеобходимоефизическоепространство,хотяпроцессработаетлишьс локальнымиучастками.наконец,поддерживает,то вреальнопроцессореимеетсясловосостояния,в которомможет И,находитьсяфизическогоресурса:частьпамяти,выделяемойпод процесс,никогдареальнопространство,хотя реальнопроцессработаетлишь с локальнымиучастками.И,процесса.наконец, нев-третьих,рассматриваемаямодельжесткоограничиваетразмерприкладногоключзащитыдоступногоданныймоментраздела.Соответственно,у процессаиспользуется.Во-вторых,в модельпроцессжесткозанимаетвсю памятьполностьюнавсе такжевремяв-третьих,рассматриваемаяограничиваетразмер прикладногопроцесса.естьнекоторыйключзащиты,которыйтожехранитсявнекоторомрегистре.при выполнения.
Но реально оказывается, что зачастую обращения процесса Еслик памятиобращениик впамятиэти ключизащитысовпадают,считаетсяпроисходятдостаточнолокализованныеучастки,тоа доступболееили менееразрешенным,равномерное5.25.2 РаспределениенеперемещаемымиразделамиРаспределениенеперемещаемымиразделамииначевозникаетпрерываниепозащитепамяти.обращение ко всему адресному пространству процесса случается очень редко.
того, чтоРассмотримтеперьалгоритмы,применяемыев данной моделизараспределенияПолучается,что даннаямодельимеет ещеи неявную неэффективностьсчетДаннаямодельстроитсяпоследующимпринципам(Рис.132).Опятьже,всевсемодельстроитсяпо следующимпринципам(Рис.132).Опятьфизическоеже,памяти.Сначаларассмотрималгоритмдляотводитсямоделис сразуN очередями.Сортировкавходнойпод всеДаннаяадресноепространствопроцессавсенеобходимоеадресноепространствооперативнойпамятиделитсянадвечасти.Одначастьотводитсяадресноепространствооперативнойпамятидве части.к Одначастьотводитсяочередипроцессовотдельнымочередямкделитсяразделамсводитсятому,что приходящийпространство,хотяпореальнопроцессработаетлишь сналокальнымиучастками.И, наконец,подоперационнуюсистему,всеоставшеесяпространствоотводитсяподработуподоперационнуюсистему,всеоставшеесяпространствоотводитсяподработупроцессразмещаетсяв разделеминимальногоразмера,размердостаточногодля процесса.размещенияв-третьих,рассматриваемаямодельжестко ограничиваетприкладногоприкладныхпроцессов,причемэтопространствозаблаговременноделитсянаNчастейприкладныхпроцессов,причемэтопространствозаблаговременноделитсянаNчастейданного процесса.
Заметим, что в общем случае не гарантируется равномерная загрузка(назовемихразделами),каждаяизкоторыхвобщемслучаеимеетпроизвольный(назовемих разделами),каждая из которыхв общем случаепроизвольныйОС ведет к неэффективностивсехочередей,чтоиспользованияпамяти.имеетВозможныситуации,5.2 Распределениенеперемещаемымиразделамификсированныйразмер.Этанастройкапроисходитнауровнеоперационнойсистемы.фиксированныйразмер.Этанастройкапроисходитнауровнеоперационнойсистемы.когда к некоторым разделам имеются большие очереди, а к разделам большегоразмера…Соответственно,очередьприкладныхпроцессовразделяетсяпоэтимразделам.Соответственно,очередьприкладныхпроцессовразделяетсяпоэтимразделам.очередей вообще нет, т.е. возникает проблема недозагрузки некоторых разделов.Существуютконцептуальнодвавариантаорганизацииэтойочереди.ПервыйСуществуютконцептуальновариантаорганизацииэтойочереди.Даннаямодельстроитсяподваследующим(Рис.132).Опятьже,всеДругаямодельс единойочередьюпроцессовпринципамявляется болеегибкой.Ноимеет… онаПервый…вариант(вариантБ)предполагаетпредполагаетналичиеединственнойсквознойочереди,котораяпо поадресноепространствооперативнойпамятиделитсянадвечасти.Одначастьотводитсявариант(вариантБ)наличиеединственнойсквознойочереди,котораясвои проблемы.
В частности, возникает проблема выбора процесса из очереди длякаким-тосоображениямраспределяетсямежду этимиразделами.вариант(вариантподоперационнуюсистему,все оставшеесяпространствоотводитсяподработукаким-тосоображениямраспределяетсямеждуэтимиразделами.ВторойВторойвариант(вариантразмещенияего в…толькочто освободившийсяраздел.А)организовантак,чтоскаждымразделомассоциируетсясвояочередьипоступающийпроцессов,этопространствозаблаговременноделитсяначастейА)прикладныхорганизовантак,что с причемкаждымразделомассоциируетсясвоя очередьи поступающийОдноизрешенийуказаннойпроблемыможетсостоятьв том,чтоиз Nочередипроцесссразупопадаетв воднуоднуизэтихэтихизочередей.(назовемихразделами),каждаякоторыхвобщемслучаеимеетпроизвольныйпроцесссразупопадаетизочередей.выбираетсяпервый процесс,помещающийсяв освободившемсяразделе.ТакойСалгоритм… аппаратнойСуществуютнесколькоспособовреализацииданноймодели.однойфиксированныйразмер.Этанастройкапроисходитнауровнеоперационнойсистемы.Существуютнесколькоспособоваппаратнойреализацииданноймодели.Соднойдостаточнопростойи не требуетпросмотраграниц,всей очередипроцессов.Но в этомслучаестороны,этоиспользованиедвухрегистроводинизкоторыхотвечаетзаначало,Соответственно,очередьприкладныхпроцессовразделяетсяпоэтимразделам.стороны,этоиспользованиедвухрегистровграниц,одинизкоторыхотвечаетзаначало,зачастуюнесоответствияразмеровпроцессаи раздела,когда процессN входных очередейочередьа второйвозможны— за конецситуацииобласти прикладногопроцесса.Выходза туОднаилиинуюочереди.границуведетконцептуальнодвавариантаорганизацииэтойПервыйа намноговторой Существуют—меньшеза конецобластиприкладногопроцесса.Выходзатуилиинуюграницуведет(ВариантА) Это может привести(ВариантБ) чтоосвободившегосяраздела.к тому,маленькиеквозникновениюпрерыванияпозащитепамяти.вариант (вариантБ)РаспределениепредполагаетналичиеединственнойРис.прерывания132.неперемещаемымиразделами.
сквозной очереди, которая по к процессывозникновениюпозащитепамяти.будут «подавлять» более крупные процессы, которые могли бы поместиться вкаким-то соображениям распределяется между этими разделами. Второй вариант (вариантосвободившемсяразделе.Альтернативнойреализациейможет служитьмеханизмключейА) организовантак, что с аппаратнойкаждым разделомассоциируетсясвоя очередьи поступающийДругоепредлагает,напротив,искатьмогутв очередипроцессмаксимальногоситуацию,когдав решениесистемеосвободилсяраздел,которыедостаточныйдля загрузкинекоторогозащиты(PSW—process[or]statusword),находитьсявсловесостоянияпроцесс сразу попадает в одну из этих очередей.размера,помещающийсяв освободившийсяраздел. решениеОчевидно,данный алгоритмтребуетпроцесса,но системапланированияОС его пропустила.Соответственно,припроцессаи в словесостоянияпроцессора.Данноеподразумевает,чтокаждойкаждомуСуществуютнесколькоспособоваппаратнойреализацииданной модели.С одной230просмотравсейочередипроцессов,нозатоондостаточноэффективнообходитпроблемутакой дискриминацииизсчетчикадискриминацииданногоодинпроцессавычитаетсяразделуэтоОЗУставитсяв двухсоответствиеключзащиты.Если единица.аппаратурастороны,использованиерегистровнекоторыйграниц,из которыхотвечаетза начало,230состояния,раздела(возникающую,когда«маленький»процессзагружаетсяв крупныйТогдафрагментацииприпросмотреочередипланировщиксначалапроверяетзначениеэтогосчетчика:поддерживает,товпроцессореимеетсяслововкоторомможетнаходитьсяавторой—законецобластиприкладногопроцесса.Выходзатуилиинуюграницуведетситуацию, когда в системе освободился раздел, достаточный для загрузки некоторогоиоставшаясячастьразделапростонеиспользуется).Какследствие,данныйключзащитыдоступноговданныймоментраздела.Соответственно,упроцессатакжеесли раздел,оноравноравнонулюипроцесспомещаетсявосвободившемсяразделе,ток возникновениюпрерыванияпо защитепроцесса,но системаОСпамяти.его хранитсяпропустила.Соответственно,приесть некоторыйключпланированиязащиты,тожев некоторомЕсликаждойприалгоритмподразумеваетдискриминациюпроцессовприрегистре.выборе очередногопланировщикобязанзагрузитьданныйкоторыйпроцесс«маленьких»в этотраздел.такойдискриминацииизэтисчетчикадискриминацииданногопроцессавычитаетсяединица.к памятиключираспределениязащитысовпадают,то доступсчитаетсяразрешенным,процессадля постановкинаисполнение.К обращениидостоинствамданноймоделиоперативнойпамятиможноотнестиТогда Чтобыприпросмотреочередипланировщиксначала можнопроверяетзначение этогонекоторойсчетчика:возникаетпрерываниепозащите памяти.избавитьсяот последнейпроблемы,воспользоватьсяпростотуиначеаппаратныхсредстворганизациимультипрограммирования(например, еслионоравноравнонулюипроцесспомещаетсявосвободившемсяразделе,тоРассмотримтеперьалгоритмы,применяемыев даннойалгоритмов.модели распределениямодификациейрешения,основаннойна следующемподходе.Длякаждогоиспользованиедвух второгорегистровграниц)и простотуиспользуемыхСделаемпланировщикобязанрассмотримзагрузитьданныйпроцессв этотсдискриминациейраздел.памяти.СначалаалгоритммоделиСортировкавходнойпроцессаимеетсясчетчикдискриминации.Подбудемпониматьнебольшоезамечание.Если речьидет одлямоделис NNочередями.очередями,то никаких230Кдостоинствамданноймоделираспределенияоперативнойпамятиможноотнести очереди процессовпо котдельнымочередямк разделамсводитсяк тому,что приходящийдополнительныхтребованийреализациине возникает.Можнотак всеорганизовать,чтопростотуаппаратныхорганизациимультипрограммирования(например,процесскогдаразмещаетсяв средствразделеминимальногодостаточногодля размещенияситуацию,ввсистемеосвободилсяраздел,достаточныйдлязагрузкинекоторого231размера,ситуацию,когдасистемеосвободилсяраздел,достаточныйдлянастраиватьсязагрузкинекоторогоподготавливаемыйпроцессв зависимостиотегоразмерабудетнаданногопроцесса.Заметим,чтовобщемслучаенегарантируетсяравномернаязагрузкаиспользованиедвухрегистровграниц)ипростотуиспользуемыхалгоритмов.Сделаемпроцесса,носистемапланированияОСегопропустила.Соответственно,прикаждойпроцесса,но система планированияОСжеегопропустила.Соответственно,при каждойадресациюсоответствующегораздела.Еслиречьидет о моделис единойочередьювсехочередей,что ведетк неэффективностипамяти.Возможныситуации,небольшоезамечание.Еслиречьидет оиспользованиямоделиспроцессаN очередями,тоникакихтакойдискриминацииизизтребованиесчетчикадискриминацииданноговычитаетсяединица.такойдискриминациисчетчикадискриминацииданногопроцессавычитаетсяединица.процессов,топоявляетсякперемещаемостикода,этожетребованиекогдакнекоторымразделамимеютсябольшиеочереди,акразделамбольшегоразмерадополнительныхтребованийкпланировщикреализации несначалавозникает.Можнозначениетак все организовать,чтоТогдаприочередиэтогосчетчика:Тогдаприпросмотреочередипланировщиксначалапроверяетзначениеэтогоможетсчетчика:добавляетсяи кпросмотреаппаратнойчасти.В данномслучаеэтопроверяетрегистрбазы,которыйочередейвообще нет,т.е.возникаетпроблеманедозагрузкинекоторыхразделов.подготавливаемыйпроцессвзависимостиотегоразмерабудетнастраиватьсянаеслиравноравноии процессвв освободившемсяразделе,тоесли оноравноравно нулюнулюпроцесс помещаетсяпомещаетсяосвободившемсяразделе,тосовпадатьсонооднимиз регистровграниц.Другаямодельсединойочередьюпроцессовявляетсяболеегибкой.Ноонаимеетадресацию соответствующегораздела.процессЕсли жеречьраздел.идет о модели с единой очередьюпланировщикобязанзагрузитьданныйвэтотпланировщикобязанзагрузитьданныйпроцессвэтотраздел.К своинедостаткамможноотнести,во-первых,внутреннююфрагментациювразделах,проблемы.В частности,возникаетвыбора процессаочередидля процессов,то появляетсятребованиек проблемаперемещаемостикода,этоизможножетребованиеККдостоинствамданноймоделиоперативнойпамятидостоинствамданноймоделираспределенияоперативнойпамятиможноотнестиотнестипосколькузачастуюпроцесс,загруженныйвраспределенияраздел,оказываетсяменьшегоразмера,чемразмещенияеговтолькочтоосвободившийсяраздел.добавляетсяи к аппаратнойчасти.В данном случаеэто регистр базы, которыйможетпростотуаппаратныхсредстворганизациимультипрограммированияпростотуаппаратныхсредстворганизациимультипрограммирования(например,данныйраздел.ОдноВо-вторых,этоограничениепредельногоразмераприкладныхиз решенийуказаннойпроблемыможетсостоятьв том, чтопроцессовиз(например,очереди совпадать с однимиз регистровграниц)границ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
