9.1.1. Параллелизм уровня задания

Параллелизм уровня задания возможен между независимыми заданиями или их фазами. Основным средством реализации параллелизма на уровне заданий слу­жат многопроцессорные и многомашинные вычислительные системы, в которых задания распределяются по отдельным процессорам или машинам. Однако, если трактовать каждое задание как совокупность независимых задач, реализация дан­ного уровня возможна и в рамках однопроцессорной В С. В этом случае несколько заданий могут одновременно находиться в основной памяти ВС, при условии, что в каждый момент выполняется только одно из них. Когда выполняемое задание требует ввода/вывода, такая операция запускается, а до ее завершения остальные ресурсы ВС передаются другому заданию. По завершении ввода/вывода ресурсы ВС возвращаются заданию, инициировавшему эту операцию. Здесь параллелизм обеспечивается за счет того, что центральный процессор и система ввода/вывода работают одновременно, обслуживая разные задания.

В качестве примера рассмотрим вычислительную систему с четырьмя процес­сорами. ВС обрабатывает задания, классифицируемые как малое (S), среднее (М) и большое (L). Для выполнения малых заданий требуется один, средних — два, а больших заданий — четыре процессора. Обработка каждого задания занимает одну условную единицу времени. Первоначально существует такая очередь заданий: S M L S S M L L S M M (таблица 6).

Таблица 6
Время	Выполняемые задания	% использования ВС
1	S, M	75
2	L	100
3	S, S, М	100
4	L	100
5	L	100
6	S, М	75
7	М	50

При этом средний уровень использования ресурсов вычислительной системы равен 83,3%; на выполнение всех заданий требуется 7 единиц времени.

Для получения большей степени утилизации ресурсов ВС разрешим заданиям «выплывать» в начало очереди. Тогда можно получить следующую последователь­ность выполнения заданий: S M S L S M S L L M M (таблица 7).

Таблица 7
Время	Выполняемые задания	% использования ВС
1	S, M, S	100
2	L	100
3	S, М, S	100
4	L	100
5	L	100
6	М, М	100

При этом средний процент использования ресурсов ВС составляет 100%; на выполнение всех заданий требуется 6 единиц времени.

Параллелизм возникает также, когда у независимых заданий, выполняемых в ВС, имеются несколько фаз, например вычисление, запись в графический бу­фер, В/ВЫВ на диск или ленту, системные вызовы.

Пусть выполняется задание и оно для своего продолжения нуждается в выпол­нении ввода/вывода. По сравнению с вычислениями он обычно более длителен, поэтому текущее задание приостанавливается и запускается другое задание. Ис­ходное задание активизируется после завершения ввода/вывода. Все это требует специального оборудования: каналов В/ВЫВ или специальных процессоров В/ ВЫВ. За то, как различные задания упорядочиваются и расходуют общие ресур­сы, отвечает операционная система.