Операционные системы
ВЯТСКИЙ
СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ
ИНСТИТУТ
__________________________________________
Кафедра Информатики и вычислительной техники
Операционные системы
Методические указания
По самостоятельной работе студентов
Киров
Печатается по решению кафедры Информатики и вычислительной техники, протокол № 2 от 17 октября 2008 г.
Операционные системы: Методические указания по самостоятельной работе студентов / Сост. В.С. Князьков. – Киров: ВСЭИ, 2008. – 26 с.
Методические указания разработаны в соответствии с учебной программой дисциплины «Операционные системы» и предназначены для студентов, обучающихся по направлению Информатика и вычислительная техника
Вятский социально-экономический институт (ВСЭИ), 2008
Целью дисциплины «Операционные системы, среды и оболочки» является изучение особенностей построения операционных систем, их основных компонентов,… Для студентов заочной формы обучения основной в учебной деятельности является… Средством контроля знаний студентов-заочников является контрольная работа, в которой студент должен показать усвоенные…Исходные данные и варианты
Исходные данные для выполнения контрольной работы по вариантам сформулированы в таблицах 1 – 4 и определяются в соответствии с вариантом задания. Вариант задания определяется преподавателем.
По варианту задания из таблиц 1-4 необходимо самостоятельно выбрать нужные характеристики и параметры обслуживаемых в однопроцессорной системе процессов и сформировать исходные данные для выполнения заданий контрольной работы.
1. По таблице № 1 в соответствии с номером варианта определяются номера и интенсивности потоков процессов, поступающих на обслуживание в однопроцессорную систему. При выполнении работы принимается, что структура системы имеет вид, приведенный на рис. 1.
2. По таблице 2 определяются параметры обслуживаемых потоков процессов, определенных ранее по таблице 1 .
a) Q i - среднее количество вычислительных операций, выполненных в системе при обслуживании i – процесса.
b) Определяются номера файлов данных, к которым выполняется обращение при обслуживании процесса. Например, для варианта 1 это будут файлы данных F1, F2, F7 и F8.
с) Определяется среднее число обращений N i, j к файлам данных.
3. По таблице 3 определяются характеристики операций обращения к файлам данных, определенных для варианта задания в таблице 2.
a) V Fi - средний объем данных, передаваемых от /к ВЗУ при выполнении одного обращения к файлу данных Fi .
b) G Fi - средний объем данных, передаваемых при выполнении одной операции ввода/вывода от/к ВЗУ.
4. По таблице 4 определяются характеристики накопителей ВЗУ тип обращения к файлу данных - над данными выполняется операция ввода или операция вывода. Среднее время выполнения одной операции ввода и вывода определяется величиной J Fi .
Данные, выбранные из таблиц 1-4 по заданному варианту, являются исходными данными для выполнения заданий по контрольной работе № 1. Эти данные должны быть представлены в отчете по контрольной работе в табличном виде.
Таблица № 1
Интенсивности поступления потоков обслуживаемых процессов
| № варианта задания | № потока | Интенсивность потока | № потока | Интенсивность потока | № потока | Интенсивность потока | № потока | Интенсивность потока | № потока | Интенсивность потока |
| [1/c ] | [1/c ] | [1/c ] | [1/c ] | [1/c ] | ||||||
| 0,50 | 0,10 | 0,05 | 0,05 | 0,05 | ||||||
| 0,45 | 0,30 | 0,10 | 0,05 | 0,05 | ||||||
| 0,40 | 0,20 | 0,05 | 0,10 | 0,05 | ||||||
| 0,35 | 0,25 | 0,05 | 0,05 | 0,10 | ||||||
| 0,30 | 0,30 | 0,10 | 0,10 | 0,05 | ||||||
| 0,25 | 0,35 | 0,10 | 0,05 | 0,10 | ||||||
| 0,20 | 0,40 | 0,05 | 0,05 | 0,20 | ||||||
| 0,15 | 0,45 | 0,15 | 0,05 | 0,10 | ||||||
| 0,10 | 0,50 | 0,25 | 0,05 | 0,05 | ||||||
| 0,05 | 0,55 | 0,20 | 0,10 | 0,05 | ||||||
| 0,50 | 0,10 | 0,10 | 0,10 | 0,15 | ||||||
| 0,45 | 0,15 | 0,30 | 0,05 | 0,05 | ||||||
| 0,4 | 0,20 | 0,15 | 0,15 | 0,10 | ||||||
| 0,35 | 0,25 | 0,10 | 0,20 | 0,10 | ||||||
| 0,30 | 0,30 | 0,15 | 0,05 | 0,20 | ||||||
| 0,25 | 0,35 | 0,10 | 0,05 | 0,25 | ||||||
| 0,20 | 0,40 | 0,05 | 0,15 | 0,25 | ||||||
| 0,15 | 0,45 | 0,15 | 0,15 | 0,15 | ||||||
| 0,10 | 0,50 | 0,25 | 0,10 | 0,15 | ||||||
| 0,05 | 0,55 | 0,25 | 0,15 | 0,10 | ||||||
| 0,50 | 0,10 | 0,30 | 0,05 | 0,15 | ||||||
| 0,45 | 0,15 | 0,25 | 0,10 | 0,20 | ||||||
| 0,40 | 0,20 | 0,15 | 0,05 | 0,35 | ||||||
| 0,35 | 0,25 | 0,10 | 0,15 | 0,30 | ||||||
| 0,30 | 0,30 | 0,20 | 0,20 | 0,20 |
Таблица 2
Параметры обслуживаемых процессов
| № процесса | Среднее количество вычислительных операций, выполняемых при обслуживания процесса [Мфлоп] | Среднее число операций обращения к файлам данных при обслуживании процесса (N i j ) | |||||||||
| Номера файлов, к которым выполняется обращение | |||||||||||
| F 1 | F 2 | F 3 | F 4 | F 5 | F 6 | F 7 | F 8 | F 9 | F 10 | ||
| - | - | - | - | - | - | ||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||
| - | - | - | - | - | - | - | |||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||
| - | - | - | - | - | |||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||
| - | - | - | - | - | |||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||
| - | - | - | - | ||||||||
| - | - | - | - | - | |||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||
| - | - | - | - | - | |||||||
| - | - | - | - | - | |||||||
| - | - | - | - | ||||||||
| - | - | - | - | - | |||||||
| - | - | - | - | - | |||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||
| - | - | - | - | - |
Таблица 3
Характеристики операций обращения к файлам данных
| № файлов данных | Объем данных, передаваемых при выполнении одной операции обращения к файлу данных V FI [ Мбайт ] | Средний объем данных, передаваемых при выполнении одной операции ввода/вывода G FI [Кбайт] |
| F1 | 0.5 | |
| F2 | 1.0 | |
| F3 | 1.0 | |
| F4 | 1.5 | |
| F5 | 1.5 | |
| F6 | 2.0 | |
| F7 | 2.5 | |
| F8 | 3.0 | |
| F9 | 4.0 |
Таблица 4
Характеристики накопителей внешней памяти
| № файла данных | Среднее время выполнения одной операции ввода/вывода данных J FI [мкc/ оп.] | |
| Тип накопителя ВЗУ, на котором размещены файлы данных | ||
| НМД 1 | НМД 2 | |
| F 1 | 1,0 | - |
| F 2 | - | 0,10 |
| F 3 | 2,0 | - |
| F 4 | - | 0,05 |
| F 5 | 3,0 | - |
| F 6 | - | 0,06 |
| F 7 | 2,5 | - |
| F 8 | - | 0,13 |
| F 9 | 2,5 | - |
| F 10 | - | 0,12 |
Методические указания к выполнению контрольной работы
При исследовании предлагается использовать математический аппарат аналитического моделирования, разработанный в теории массового обслуживания. Результаты математического моделирования должны быть представлены графиками… При построении зависимости w = f (V п) значение V п должно варьироваться в пределах от 10 5 оп/c до 10 12 оп/c .…Порядок выполнения программы исследований
При использовании бесприоритетных дисциплин обслуживания процессы, поступающие на обработку в систему, не имеют привелигий, все процессы –… а) процессы принимаются для обслуживания в порядке их поступления в очередь –… б) процессы принимаются для обслуживания в порядке обратном порядку их поступления в очередь – бесприоритетная…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
ВЯТСКИЙ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ
ИНСТИТУТ
Факультет Информационных технологий
Кафедра Информатики и вычислительной техники
Контрольная работа
По дисциплине
«Операционные системы, среды и оболочки»
Вариант 25
Выполнил: ст.гр. Ис-13
Сидоров В.В.
Проверил: Волченская Т.В.
Киров
Приложение 2
СОДЕРЖАНИЕ
| 1. Задание по варианту контрольной работы | |||
| 2. Цель работы и задачи исследования | |||
| 3. Основные результаты исследований | |||
| 4. Заключение и выводы | |||
Задание для контрольной работы
Заключается в оценке и исследовании дисциплин обслуживания потоков процессов при планировании их исполнения на основе бесприоритетных дисциплин обслуживания, дисциплин с относительными и абсолютными приоритетами, а также дисциплин циклического обслуживания процессов в групповом режиме.
Исходные данные для выполнения контрольной работы сформулированы в таблицах 1 – 4.
Таблица 1
Интенсивности поступления потоков обслуживаемых процессов
| № потока | |||||
| Интенсивность потока [1/c ] | 0,15 | 0,45 | 0,15 | 0,05 | 0,10 |
Таблица 2
Параметры обслуживаемых процессов
| № процесса | Среднее количество вычислительных операций, выполняемых при обслуживании процесса [Мфлоп] | Среднее число операций обращения к файлам данных при обслуживании процесса (N i j ) | |||||||||
| Номера файлов, к которым выполняется обращение | |||||||||||
| F 1 | F 2 | F 3 | F 4 | F 5 | F 6 | F 7 | F 8 | F 9 | F 10 | ||
| - | - | - | - | - | - | ||||||
| - | - | - | - | - | |||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||
| - | - | - | - | - |
Таблица 3.Характеристики накопителей внешней памяти
| № файла данных | Среднее время выполнения одной операции ввода/вывода данных J FI [мкc/ оп.] | |
| Тип накопителя ВЗУ, на котором размещены файлы данных | ||
| НМД 1 | НМД 2 | |
| F 1 | 1,0 | - |
| F 2 | - | 0,10 |
| F 3 | 2,0 | - |
| F 5 | 3,0 | - |
| F 6 | - | 0,06 |
| F 7 | 2,5 | - |
| F 8 | - | 0,13 |
| F 9 | 2,5 | - |
| F 10 | - | 0,12 |
Таблица 4. Характеристики операций обращения к файлам данных
| № файлов данных | Объем данных, передаваемых при выполнении одной операции обращения к файлу данных V FI [ Мбайт ] | Средний объем данных, передаваемых при выполнении одной операции ввода/вывода G FI [Кбайт] |
| F1 | 0.5 | |
| F2 | 1.0 | |
| F3 | 1.0 | |
| F5 | 1.5 | |
| F6 | 2.0 | |
| F7 | 2.5 | |
| F8 | 3.0 | |
| F9 | 4.0 | |
| F10 | 3.0 |
1. По таблице № 1 в соответствии с номером варианта определяются номера и интенсивности потоков процессов, поступающих на обслуживание в однопроцессорную систему. При выполнении работы принимается, что структура системы имеет вид, приведенный на рис. 1.
2. По таблице 2 определяются параметры обслуживаемых потоков процессов, определенных ранее по таблице 1 .
a) Q i - среднее количество вычислительных операций, выполненных в системе при обслуживании i – процесса.
b) Определяются номера файлов данных, к которым выполняется обращение при обслуживании процесса. Например, для варианта 1 это будут файлы данных F1, F2, F7 и F8.
с) Определяется среднее число обращений N i, j к файлам данных.
3. По таблице 3 определяются характеристики операций обращения к файлам данных, определенных для варианта задания в таблице 2.
a) V Fi - средний объем данных, передаваемых от /к ВЗУ при выполнении одного обращения к файлу данных Fi .
b) G Fi - средний объем данных, передаваемых при выполнении одной операции ввода/вывода от/к ВЗУ.
4. По таблице 4 определяются характеристики накопителей ВЗУ тип обращения к файлу данных - над данными выполняется операция ввода или операция вывода. Среднее время выполнения одной операции ввода и вывода определяется величиной J Fi .
В качестве более точной математической модели исследуемой однопроцессорной системы предлагается рассмотреть трехкомпонентную стохастическую сеть одноканальных СМО с бесприоритетной дисциплиной FIFO обслуживания очереди процессов (рисунок 2). В этом случае каждая из СМО сети моделирует соответствующий ресурс системы – процессор, ВЗУ1 и ВЗУ2.
Для полного определения этой модели необходимо знать вероятности переходов процессов между СМО сети при их обслуживании в системе.
В качестве модели процесса организации обслуживания процессов в стохастической сети СМО предлагается модель, показанная на рисунке 2, в виде графа Маркова.
В этом случае вероятности переходов процессов для обслуживания между СМО сети определяются по выражению (1):
(1)
где 
- количество переходов процесса из i–состояния обслуживания в j-ое состояние,
- количество переходов процесса при его обслуживании в состояние j из всех других состояний.
В результате определения значений 
строится аналитическая модель обслуживания процессов в системе, представляемой системой линейных уравнений. Определяются интенсивности li поступления процессов на обслуживания в каждый модуль системы.
Рис. 2
Рис. 3
В результате решения системы уравнений определяются интенсивности поступления процессов li на обслуживание в каждый из ресурсов системы – интенсивность поступления процессов на обслуживание в процессор, ВЗУ1 и ВЗУ2.
где l1 , l2 , l3 – интенсивности поступления запросов соответственно на процессор, ВЗУ 1, ВЗУ 2.
Определение значений интенсивностей li дает возможность выполнить более точное построение графиков зависимостей времени ожидания w и времени обслуживания u от варьируемых параметров Ji для бесприоритетной дисциплины FIFO обслуживания процессов.
При построении зависимостей при расчетах также используется выражение
| m | ||
| w к = | S I = 1 | lIiJi ( 1 + n 2 I ) 2 ( 1 - R ) |
m – количество ресурсов в системе, w к - длительность ожидания обслуживания для к-ого потока.
Следует учесть, что длительность обслуживания процесса ui в системе в данном случае будет определяться выражениями:
,
.
где M – количество исполняемых в системе процессов,
k – количество ресурсов в системе, используемых при обслуживании процесса,
wj - длительность ожидания i-го процесса обслуживания в j-ом ресурсе системы,
Jj - длительность обслуживания i-го процесса в j-ом ресурсе системы.
Цель работы и задачи исследования
Цель: Исследование методов планирования и управления процессами в однопроцессорных системах.
Основной задачей исследования является изучение и оценка характеристик и способов планирования и дисциплин обслуживания потоков процессов исполняемых в однопроцессорных вычислительных системах.
Основные результаты исследований
Заключение и выводы
В результате выполнения контрольной работы были изучены методы планирования и управления процессами в однопроцессорных системах, построены графики зависимости времени ожидания и длительности обслуживания процессов в системе при различных значениях коэффициента вариации и различных производительностях процессора.
Проанализировав результаты, можно сделать следующие выводы:
- зависимость времени ожидания и длительности обслуживания от производительности процессора носит экспоненциальный характер.
- увеличение производительности процессора после определенной величины не эффективно, так как время обращения к ВЗУ остается прежним, и обращение к файлам будет сдерживать увеличение быстродействия системы в целом.
Князьков Владимир Сергеевич
Операционные системы
Методические указания
Ответственный за выпуск: Волченская Т.В.
Технический редактор: Александрова Н.С.
Корректор: Журавлева О.Н.
Издательский орган ВСЭИ
610002 Киров, Большевиков, 91А
тел/факс. 67-02-35
Подписано в печать «__» ___________20__ г.
Тираж _____ экз.
Отпечатано на ризографе ВСЭИ