Von Neumannovo schéma

Transkript

1 Multitasking

2 Von Neumannovo schéma RAM 3 ADD SUB ZA input registr dat 2 registr instrukcí op. code adr 7 LOAD 28 mikroprogramy LOAD 28 ADD 20 registr adres R W 30 čítač instrukcí 5 A +2

3 time quantum expired RAM 3 ADD SUB ZA 100 input Interrupt LOAD 28 ADD registr dat registr adres registr instrukcí op. code adr LOAD 28 mikroprogram LOAD R W 32 čítač instrukcí 5 A +2

4 time quantum expired Instrukce, tj. její mikroprogram, doběhne až do konce, a pak

5 přerušení RAM ADD SUB ZA 100 input Interrupt registr dat 2 registr instrukcí op. code adr 7 ADD 20 mikroprogramy LOAD 28 ADD 20 registr adres R W 32 čítač instrukcí 5 A +2

6 stav procesu RAM 100 pgm 01 registr instrukcí pgm 02 ADD 20 mikroprogramy System 32 čítač instrukcí

7 úklid 1. fáze HW 100 Interrupt RAM 100 pgm 01 registr instrukcí pgm 02 S ADD 20 mikroprogramy System úklid. obl. 32 čítač instrukcí

8 příprava ošetření přerušení RAM int xxx int yyy pgm 01 registr instrukcí interrupt pgm 02 System S mikroprogramy úklid. obl. čítač instrukcí

9 ošetření přerušení RAM int xxx int yyy 3 ADD SUB ZA input pgm 01 registr dat 2 registr instrukcí op. code adr pgm 02 System registr adres mikroprogramy 6 úklid. obl. R W čítač instrukcí 5 A +2

10 dokončení ošetření přerušení RAM int xxx int yyy pgm 01 registr instrukcí pgm 02 System S mikroprogramy úklid. obl. čítač instrukcí

11 context switching

12 úklid 2. fáze SW RAM int xxx int yyy pgm 01 úklid. obl. pgm 02 S registr instrukcí mikroprogramy System úklid. obl. čítač instrukcí

13 Systém -... RAM int xxx int yyy 3 ADD SUB ZA input pgm 01 registr dat 2 registr instrukcí op. code adr pgm 02 System registr adres mikroprogramy 6 úklid. obl. čítač instrukcí 5 A +2

14 Systém - výběr RAM int xxx int yyy pgm 01 úklid. obl. pgm 02 úklid. obl. S registr instrukcí mikroprogramy System úklid. obl. čítač instrukcí

15 obnova RAM int xxx int yyy pgm 01 úklid. obl. pgm 02 úklid. obl. S registr instrukcí mikroprogramy System úklid. obl. čítač instrukcí

16 problém procesy a vlákna se mohou navzájem ovlivňovat spolupráce souboj oddělené adresové prostory virtuální paměť spící proces stav registrů tabulky virtuální paměti...

17 opakování vjj 20

18 P3 running P1 is sleeping INT is sleeping P2 is sleeping a bed for P3. P3 is working in workshop.. SYSTEM is sleeping. a bed for OUT a bed for IN

19 context switch P1 sleeping INT sleeping P2 sleeping a bed for P3. P3 working.. SYSTEM sleeping. a bed for OUT a bed for IN sleeping

20 INT running P1 sleeping INT sleeping P2 sleeping a bed for P3. INT working.. SYSTEM sleeping. P3 sleeping a bed for IN

21 context switch P1 sleeping INT sleeping P2 sleeping a bed for P3. INT working.. SYSTEM sleeping. P3 sleeping a bed for IN

22 SYSTEM running P1 sleeping INT sleeping P2 sleeping a bed for P3 SYSTEM working... SYSTEM sleeping. P3 sleeping a bed for IN

23 context switch a bed for P1 INT sleeping P2 sleeping P3 sleeping. SYSTEM working.. SYSTEM sleeping. a bed for OUT P2 sleeping

24 P2 running a bed for P1 INT sleeping P2 sleeping P3 sleeping. P2 working.. SYSTEM sleeping. a bed for OUT a bed for IN

25 vjj 28 virtuální procesor Multitasking cyklické přidělování procesoru programům (procesům/vláknům) vždy pouze na krátký okamžik časové kvantum

26 vjj 29 program, proces program zdrojový kód, přeložený kód,... existuje nezávisle na počítači proces program spuštěný v počítači (již chvíli před tím než začne sám počítat a ještě chvíli potom) vytvoření procesu vytvoření systémových údajů potřebných pro běh jedné instance programu (PCB, TCB,...) proces existuje, pokud existují tyto údaje

27 vjj 30 Historie - Job Manager fronta (fronty) programů čekajících na spuštění kdo dřív příjde, ten dřív mele nejskromnější nejdříve job mix: třídy prací podle náročnosti I/O procesor priority

28 vjj 31 Historie Task Manager správa procesů jediný procesor x symetrický (homogenní) multiprocesor fronta procesů čekajících na procesor - Round Robin časové kvantum preemptivní strategie prioritní strategie statická x dynamická priorita nejnáročnější nejdříve I/O nejdříve požadavky na paměť

29 vjj 32 threads kdysi v prehistorii byly proces a vlákno jedno a totéž z jedné funkce lze zavolat druhou funkci tak, že se nečeká na její dokončení (výsledek), ale pokračuje se rovnou dál zavolaná funkce běží "paralelně" s volající funkcí procesor je přidělován oběma funkcím nezávisle Unix fork, Windows CreateThread

30 ... Thread HANDLE CreateThread ( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsa, DWORD cbstack, // 1 MB LPTHREAD_START_ROUTINE mythreadfunction, LPVOID lpvthreadparm, DWORD fdwcreate, LPDWORD lpthreadid ) ;... DWORD WINAPI mythreadfunction ( LPVOID lpvthreadparm ) ;

31 vjj 34 threads vlákna jednoho procesu mají společný adresový prostor tj. mohou např. číst z a zapisovat do stejných proměnných systém si udržuje o každém vláknu spoustu údajů (TCB, např. odkud má pokračovat, až zase příště dostane procesor, kolik času spotřebovalo, jakou má prioritu,...)

32 Dispatcher database

33 stavy vlákna

34 vjj 37 quantum clock interval => quantum = quantum - 3 preempce => quantum = quantum - 1 Workstation: quantum = 6, tj. clock intervals Server: quantum = 36, tj. clock intervals clock interval = ms (uniprocessor) ms (multiprocessor) přidělený časový interval: uniprocessor multiprocessor Workstation 20 ms 30 ms Server 120 ms 180 ms

35 vjj 38 > clockres clock interval Windows XP ClockRes - View the system clock resolution By Mark Russinovich SysInternals - The system clock interval is 10 ms

36 vjj 39 >clockres clock interval Windows 7 SP1 ClockRes v2.0 - View the system clock resolution Copyright (C) 2009 Mark Russinovich SysInternals - Maximum timer interval: ms Minimum timer interval: ms Current timer interval: ms

37 vjj 40 Dynamické kvantum Control Panel, System, Advanced, Performance, Advanced Programs (=Short) x System Services (=Long) kernel proměnná: PsPrioritySeparation HKLM \ SYSTEM \ CurrentControlSet \ Control \ PriorityControl \ Win32PrioritySeparation Forground Quantum Boost = 0/1/2 (0=default, 3 je neplatná, interpretuje se jako 2) = index do příslušného z následujících vektorů Short(1) Long(2) Variable (1) Fixed (2)