Распределение ресурсов УВМ

Чтобы мультипрограммная система работала эффективно, необходимо учитывать временную загрузку процессора при параллельном решении заданного комплекса задач и пропускную способность устройств ввода-вывода (каналов).

Программы, реализующие алгоритмы контроля и управления производством, можно разделить на две группы:

• 1) программы, которые повторяются с заданной периодичностью, например программы циклического опроса измерительных преобразователей, управления технологическими объектами, вычисления сводных показателей и др.;
• 2) программы, момент начала выполнения которых случаен: это программы реакции на запросы абонентов, на сигналы аварийных датчиков, программы оперативного управления производством и т. д.

Затраты машинного времени на выполнение программ, работающих с заданной периодичностью, можно оценить с помощью коэффициента заполнения на цикл К_ц =t_p/T_у где /_р — время работы УВМ при однократном решении данной задачи; Г — интервал цикла.

Величина t может колебаться в некоторых пределах в зависимости от количества реальных логических путей решения задачи с разветвленным вычислительным процессом. Для оценки затрат машинного времени необходимо учитывать максимально возможное значение /_р.

На рис. 3.82 показана временная диаграмма работы мультипрограммной системы, состоящей из трех программ (Пр П₂, П₃), имеющих различные приоритеты.

Рис. 3.82. Временная диаграмма работы УВМ в мультипрограммном режиме.

Из этой диаграммы видно, что время обслуживания /_обс программы /-го приоритета складывается из времени выполнения УВМ данной программы t_pi и времени приостанова ее (прерывания) для обслуживания программ старших приоритетов:

где t_pj — время однократного выполнения программы у-го приоритета (при повышении приоритета его порядковый номер уменьшается: у </); п? - количество циклов выполнения программыу'-го приоритета за время обе. Г При одновременном решении на УВМ N задач, повторяющихся с заданной периодичностью, полное использование машинного времени.

(N 'N.

УВМ достигается при условии t_o6cN = T_N> где T_N- интер;

=1 у вал цикла программы, находящейся на самом младшем приоритете системы. Для иллюстрации этого условия можно привести такой пример. Если в мультипрограммной системе самый низкий приоритет имеет программа ежемесячного расчета заработной платы, то для достижения 100% использования машинного времени этот расчет должен выполняться УВМ в течение месяца.

Основным ограничением при построении мультипрограммной системы является допустимое время запаздывания /_доп между моментом поступления информационного сообщения или сигнала к выполнению программы и моментом выдачи ответа или соответствующего управляющего воздействия:

С учетом этого ограничения затратами машинного времени при выполнении данной программы следует считать отношение:

Для обеспечения нормальной работы всех N программ системы должно быть выполнено требование:

Аналогично осуществляется оценка пропускной способности каналов при заданной периодичности ввода-вывода информации (опрос измерительных преобразователей, выдача управляющих воздействий). Если обозначить интервал цикла передачи информации для /-го периферийного устройства через Т.₉ время загрузки канала при передаче этой информации — через t.₉ время, затрачиваемое УВМ от момента поступления сигнала об освобождении канала до выдачи новой команды управления каналом, — через /₀, то максимальное количество устройств я_тах, которое в состоянии обслуживать данный канал, можно определить из условия: