Оценка зависимости загрузки процессора от величины кванта времени

Для оценки этой зависимости построим в одних осях графики зависи­мости загрузки процессора от времени при различных значениях кванта времени. Конфигурация системы при тестировании: 5 пользовательских процессов, ДО = FIFO, объем памяти 5 страниц. (табл. 4.)

Таблица 4

Результаты тестирования зависимости загрузки процессора от величины кванта времени

ТМ	Загрузка CPU, %
	Квант = 1	Квант = 7	Квант = 14	Квант = 20
30	16	16	16	16
60	43	41	41	41
100	42	41	40	40
200	34	35	36	36
400	42	47	49	42
600	44	47	52	46
800	46	49	54	49
1000	46	46	49	46
1200	46	49	51	48
1400	47	48	48	48
1600	46	47	47	46
1800	42	42	42	42
2000	38	38	38	38
Средняя загрузка	40,92	42,00	43,31	41,38

Рис. 11. Зависимость загрузки CPU от модельного времени

На графике (рис. 11) видны области нарастания, максимума и спада за­грузки процессора, однако зависимость загрузки процессора от кванта вре­мени не наглядна.

Для наглядности вычислим среднюю загрузку процессора за время работы системы для каждого значения кванта времени (табл. 4), и построим график зависимости средней загрузки процессора от дли­тельности кванта (рис. 12).

Рис. 12. Зависимость загрузки CPU от длительности кванта времени

Из графика можно сделать следующие выводы:

• При небольшой длительности кванта с ее возрастанием возрас­тает и загрузка процессора. Это может объясняться тем, что чем больше время непрерывного использования процессом CPU, тем большее число за­просов может сформировать процесс, и в результате с большей вероятно­стью не будет ожидать в системной очереди очередного кванта процессор­ного времени, а займет какой-нибудь ресурс. Кроме того, с увеличением кванта времени система реже будет исполнять собственные задачи, напри­мер - системные часы.

• При большой длительности кванта загрузка процессора падает. Это связанно с тем, что система менее оперативно отвечает на запросы процессов.

Индивидуальные задания для выполнения

Разработать модель функционирования ОС при обработке системных и пользовательских процессов и провести исследование ее параметров по за­данному варианту.

Таблица 5

№ варианта	Размер кванта	Объем опера­тивной памяти	Количество пользова­тельских процессов	Стратегия замещения (K)	Длительность моделирования
1.	1	18	1	FIFO, LFU	100 + №журн
2.	2	19	2	FIFO, NUR	110 + №журн
3.	3	20	3	NUR, LFU	120 + №журн
4.	4	7	4	FIFO, LFU	130 + №журн
5.	5	8	5	FIFO, NUR	140 + №журн
6.	6	9	6	NUR, LFU	150 + №журн
7.	7	10	7	FIFO, LFU	160 + №журн
8.	8	11	8	FIFO, NUR	170 + №журн
9.	9	12	9	NUR, LFU	180 + №журн
10.	10	13	10	FIFO, LFU	190 + №журн
11.	11	14	4	FIFO, NUR	200 + №журн
12.	12	15	5	NUR, LFU	150 + №журн
13.	13	16	6	FIFO, LFU	160 + №журн
14.	14	1	7	FIFO, NUR	170 + №журн
15.	15	2	8	NUR, LFU	180 + №журн
16.	16	3	9	FIFO, LFU	190 + №журн
17.	17	4	1	FIFO, NUR	200 + №журн
18.	18	5	2	NUR, LFU	100 + №журн
19.	19	6	3	FIFO, LFU	110 + №журн
20.	20	7	10	FIFO, NUR	120 + №журн
21.	7	8	10	NUR, LFU	130 + №журн
22.	8	9	4	FIFO, LFU	140 + №журн
23.	9	10	5	FIFO, NUR	170 + №журн
24.	10	11	6	NUR, LFU	180 + №журн
25.	11	12	7	FIFO, LFU	190 + №журн
26.	12	13	8	FIFO, NUR	200 + №журн
27.	13	14	9	NUR, LFU	110 + №журн
28.	14	15	1	FIFO, LFU	120 + №журн
29.	15	16	2	FIFO, NUR	130 + №журн
30.	16	17	3	NUR, LFU	140 + №журн

№_журн - номер студента по журналу группы.

Кроме того, обязательными параметрами для модели являются:

1. Использование случайных запросов;

2. Ручная трассировка.

Имена пользовательских процессов задаются в формате: XX_YY_ZZ_#, где XX - первые две буквы фамилии студента, YY - инициалы студента, ZZ – две цифры месяца рождения студента, # - порядковый номер самого про­цесса. При этом, все имена процесса задаются заглавными символами английского алфавита.

Заданные по варианту параметры и на­чальные состояния модели перед стартом (началом моделирования) представляются в отчет.

В процессе моделирования необходимо получить и представить в от­четах (в виде графиков, таблиц) следующую информацию:

1. Количество вызовов системных часов, шт.

2. Количество вызовов задач, обслуживающих ресурсы (Принтер, Тер­минал, Винчестер, Дисковод) - по каждому ресурсу отдельно.

3. Количество вызовов System Task, шт.

4. Количество простоев и их общая длительность в квантах.

5. Количество операций P(S) и V(S), семафор какого устройства при этом сработал, кто был владельцем ресурса, какой процесс ожидал и какой процесс освободил ресурс (в виде табл.6).

Таблица 6

№ п/п	P(S)	V(S)	Семафор	Владелец	Ожидающий процесс	Освобождающий процесс
1.	+		Винчестер	-1	№12	№10
2.	+		Дисковод	-1	№12	№10
3.		+	Винчестер	-1	№11	№10

6. В диапазонах времени квантов 0..10, 50..60, 100..110, 150..160 необ­ходимо зарегистрировать все параметры пользовательских процессов, ак­тивных в данный момент, как показано на рис. 13 (в виде таблицы).

Р ис. 13. Параметры активного пользовательского процесса

№ п/п	Имя	PC	SP	DP	CodeSize	DataSize	StackSize	PID
1.	Процесс 1	269	199	243	4011	3942	2261	11
2.	Процесс 2	290	200	243	4016	3972	5261	12

7. Результаты моделирования (график зависимости работы процес­сора от модельного времени из программы с его описанием) без мас­штабирования - склеенный по всей длине длительности эксперимента пред­ставить в отчет.

8. Зависимости загрузки процессора от алгоритма замещения страниц (в виде таблиц и соответствующих графиков), как показано в примерах на рис. 10 и табл. 3 - представить в отчет. Данные, при этом, обрабатывать для количества квантов времени X + 50, где X - заданное по варианту коли­чество квантов времени; объем ОП - фиксирован. Выводы по данным зависимостям.

7. Количество страничных сбоев.

10. Зависимость числа страничных сбоев от числа страниц ОП и алго­ритма замещения страниц (в виде таблиц и соответствующих графиков),как показано в примерах на рис. 8 и табл. 1 - представить в отчет. Данные, при этом, обрабатывать для количества квантов времени X + 50, где X - за­данное по варианту количество квантов времени; и числа пользовательских процессов - М + 2, где М - заданное по варианту количество пользователь­ских процессов. Выводы по данным зависимостям.

11. Зависимость числа страничных сбоев от квантов процессорного времени (в виде таблицы и соответствующего графика), как показано в примерах на рис. 9 и табл. 2 - представить в отчет. Выводы по данной зави­симости.

12. Зависимость загрузки процессора от величины кванта времени (в виде таблиц и соответствующих графиков), как показано в примерах на рис. 11 и табл. 4 - представить в отчет. Данные, при этом, обрабатывать для количества квантов времени с шагом 50. Выводы по данной зависимости.

13. График зависимости средней загрузки процессора от длительности кванта на основе примера на рис. 12 и данных, полученных в п. 12 - предста­вить в отчет. Выводы по данной зависимости.

Содержание отчета.

Отчет должен содержать:

1. Название, дату выполнения, тему, цель, описание задания, материальное обеспечение, ход выполнения и результаты лабораторной работы.

2. Общие выводы по пп.1 – 13 и общие выводы по работе.

Контрольные вопросы.

1. Каким образом взаимодействуют процессы при моделировании?

2. В чем заключаются алгоритмы замещения страниц?

3. Как взаимодействуют резидентная и нерезидентная часть таблицы управления процессами?

4. Каким образом осуществляется синхронизация процессов?

5. Поясните особенности планирования процессов?