Planificación de CPU
Ráfagas de CPU Ciclo de ráfagas de CPU–E/S – La ejecución de procesos consiste en un ciclo de ejecución de CPU y esperas de E/S. Distribución de ráfagas de CPU. Limitados por E/S y limitados por CPU.
Planificador de CPU Selecciona entre los procesos en memoria que están listos para ejecutarse, y le asigna la CPU a uno de ellos. La planificación de CPU puede ocurrir cuando un proceso: 1.Cambia de estado ejecutando a esperando. 2.Cambia de estado ejecutando a listo. 3.Cuando cambia de esperando a listo. 4.Termina. La planificación en los casos 1 y 4 es no expropiativa. En los otros casos es expropiativa.
Despachador El módulo despachador da el control de la CPU al proceso seleccionado por el planificador de corto plazo, esto incluye: Cambio de contexto Cambio a modo usuario Saltar a la instrucción adecuada en el programa del usuario para reiniciarlo Latencia de despacho – el tiempo que le toma al despachador detener un proceso y arrancar otro.
Criterios de Planificación Utilización de CPU – mantiene la CPU lo más ocupada posible Rendimiento – # de procesos que completan su ejecución por unidad de tiempo Tiempo de retorno – cantidad de tiempo insumido para ejecutar un proceso particular Tiempo de espera – cantidad de tiempo que un proceso espera en la cola de listos Tiempo de respuesta – cantidad de tiempo insumido desde que se realiza un pedido hasta que se obtiene la respuesta (para un entorno de tiempo-compartido)
Planificación FCFS Planificación por orden de llegada FIFO. Grandes diferencias en el tiempo de espera promedio según el orden de llegada Problema del convoy Espera promedio = 17 Espera promedio = 3 P1P1 P2P2 P3P P1P1 P3P3 P2P2 63 0
Planificación SJF Toma el proceso con la siguiente ráfaga de CPU más corta Variantes: No-Expropiativo Expropiativo Desde el punto de vista de tiempo de espera promedio es óptimo Sólo se puede estimar la longitud. Sólo se puede hacer usando la longitud de ráfagas previas, usando promedio exponencial.
Aproximación SJF =0 n+1 = n La historia reciente no se tiene en cuenta. =1 n+1 = t n Sólo se contempla la última ráfaga de CPU. Si se expande la fórmula, se tiene: n+1 = t n +(1 - ) t n-1 + … +(1 - ) j t n-j + … +(1 - ) n+1 0 Dado que y (1 - ) son menores o iguales a 1, cada término sucesivo tiene menos peso que su predecesor.
Planificación por Prioridades Se asocia un número de prioridad entero a cada proceso. El proceso con prioridad más alta es elejido. No-Expropiativo Expropiativo Problema: Inanición Solución: Envejecimiento
Planificación Round-Robin Se le asigna a cada proceso una pequeña unidad de tiempo ( ms) llamado Quantum Se asigna la CPU FCFS, cuando un proceso excedió su tiempo la CPU es expropiado y la CPU se le asigna al siguiente Generalmente < tiempo de respuesta. Ideal para sistemas de tiempo compartido Performance q grande => FIFO q chico=> debe ser grande respecto al cambio de contexto
Colas Multinivel La cola de listos se parte en distintas colas: Procesos de primer plano (interactivos) Procesos de segundo plano (batch) Cada cola tiene su política de planificación RR primer plano FCFS segundo plano Necesita planificación entre colas Prioridad fija Porción de tiempo
Colas Multinivel con Retroalimentación Un proceso puede migrar entre distintas colas Está definido por: cantidad de colas, algoritmo de cada cola, método de promoción, método de degradación, método de ingreso Ejemplo 3 colas: Q 0 quantum 8, Q 1 quantum 16, Q 2 FCFS Si un proceso agota su quantum es degradado
Múltiples Procesadores Es más compleja cuando hay múltiples CPUs Sistemas homogeneos y heterogeneos Compartir carga => estructuras de datos compartidas Procesamiento asimétrico => sólo un procesador accede a las estructuras de planificación
Tiempo Real Tiempo real duros Una tarea crítica debe completarse dentro de un plazo garantizado Tiempo real blando Los procesos de tiempo real deben tener mayor prioridad que los demás Problemas con llamadas al sistema no expropiativas Inversión de prioridades
Evaluación de Desempeño Modelo determinista Modelo de colas Simulaciones