Структура моделі
У цьому розділі буде показано на прикладі, як можна ввести структуру простої моделі обчислювальної системи.
Вихідна модель розглянута в роботі Мак-Дугалла [ ].
1 Опис моделі
Приклад 3.1. Потрібно побудувати просту модель ПРОП-системи пакетної обробки. Головна мета цієї роботи полягає в прогнозуванні зміни продуктивності устаткування на середню пропускну спроможність системи і середній час проходження завдання.
З периферійних пристроїв розглядатимемо пристрій читання записів з магнітної стрічки ПЧ і пристрій друку ПД. Обидва пристрої управляються процесором Р4, причому вважається, що він не створює конфліктів між ними. Іншими словами, ситуація така, неначе ПЧ і ПД управляються двома контроллерами.
Завдання складається з ряду кроків:
компіляція;
виконання;
друк файлу записів.
Програма і дані для завдання читаються пристроєм читання записів на магнітній стрічці ПЧ і через вхідний буфер в пам'яті М переносяться на диск.
Якщо розмір пам'яті достатній, інформація для першого кроку завдання просто поміщується в пам'ять і чекає центрального процесора.
Коли наступає її черга, вона обробляється до тих пір, поки не видасть запиту на робочий диск Диск2 або на системний диск.
Тоді як завдання чекає задоволення свого запиту, центральний процесор обробляє, якщо вони є, інші завдання, готові до роботи.
Коли запит до магнітної стрічки задоволений, завдання знов починає чекати центральний процесор у відповідній черзі.
Коли запит на диск задоволений, завдання знову поступає в чергу до центрального процесора, якщо тільки не завершився поточний крок цього завдання. У останньому випадку завдання розвантажується з пам'яті і, якщо є наступний крок, стає в чергу до пам'яті.
Слід зазначити, що завдання ніколи не розвантажуються з пам'яті під час кроку завдання. Їх вихідні повідомлення накопичуються на диску і врешті-решт поступають на друк ПД через виділений вихідний буфер в пам'яті М. Простір, зайнятий ними в М, звільняється тільки після закінчення кроку завдання.
Диск використовується для програм, їх вхідних даних і вихідних повідомлень кроків завдання. Робочий диск містить нерезидентну частину операційної системи, бібліотеку загальних програм і підпрограм, а також особисті файли.
Передбачається, що компілятор весь час знаходиться в основній пам'яті. Для зручності викладу із самого початку нехтуватимемо впливом спотворень в пам'яті і накладних витрат операційної системи на індекси продуктивності системи.
Зміна продуктивності компоненту устаткування впливає на якийсь час, що витрачається завданням на роботу з цим компонентом. Розглядатимемо компоненти устаткування як ресурси системи. Деякі ресурси, наприклад Рь Р2, Р3, ПЧ і ПД, не можна експлуатувати в режимі розділення часу. Їх можна використовувати тільки в одному завданні в даний момент часу. Інші можна розділяти між декількома завданнями. Наприклад, Р4 може спільно використовуватися завданням, яке читається з магнітної стрічки, і завданням, результати якого виводяться на друк. Аналогічно, простір в пам'яті М може використовуватися декількома завданнями одночасно. Завдання може (або повинно) використовувати в кожен момент часу більш ніж один ресурс, наприклад центральний процесор і основну пам'ять.
Оскільки пристрій введення записів з магнітної стрічки, друк, робочий диск і системний диск можуть задовольняти тільки один запит в кожен момент часу, можна нехтувати відмінністю між ними і їх контролерами каналів.
Таким чином, ресурси, які перераховані вище, можна звести до зображених на рис. 3.1
Рис. 3.1. Ресурси і шляхи проходження завдань в ПРОП-системі пакетної обробки
Оскільки вхідний і вихідний буфери можна об'єднати з ПЧ і ПД відповідно, наша модель матиме справу явно з наступними шістьма ресурсами: ЦП, М, Робочий диск (ДИСК2), Системний диск (ДИСК), ПЧ (пристрій читання з магнітної стрічки) і ПД.
Для кожної пари «завдання — ресурс» ми хочемо визначити, як довго завдання J використовує ресурс R. Іншими словами, потрібно визначити інтервал часу між моментом, коли завданню J призначений ресурс R, і моментом, коли завдання J звільняє ресурс R.
Проте перш, ніж ресурс R буде призначений, він повинен бути зажаданим завданням J, яке в загальному випадку повинне чекати в черзі виконання свого замовлення.
Таким чином, маємо ситуацію, зображену на рис. 3.2, a, де три введені класи подій (запит, призначення, звільнення) представлені прямокутниками, а послідовність дій між ними — стрілками.
Написи на стрілках відносяться до діяльності, що виконується завданням між попереднім і подальшим подіями.
Можливе очікування ресурсу зображене символом черги на відповідній стрілці.