Planificación de uso del procesador Rina Arauz

Planificación de CPU 2 UNAN-Leon La ejecución de un trabajo se compone de secuencias de procesador y de espera Programa 1Programa 2Sistema Operativo Salvar registros Restaurar registros Salvar registros Restaurar registros En ejecución Inactivo Interrupción o llamada al sistema Interrupción o llamada al sistema

Planificación de CPU 3 UNAN-Leon Planificación Planificador: Elemento del SO que determina el orden en que se deben atender las solicitudes de uso de procesador por parte de los distintos procesos. Objetivos de la planificación: Equidad Eficiencia Bajo tiempo de respuesta Rendimiento alto Minimizar el tiempo de espera Todos estos objetivos no se pueden conseguir simultáneamente. Repartidor o Dispatcher: Elemento del SO que conmuta el procesador de un trabajo a otro (realiza el cambio de contexto de los procesos).

Planificación de CPU 4 UNAN-Leon Planificadores (schedulers) Planificador a largo plazo: determina que trabajos van a ser cargados en memoria para ejecutarse. Controla el grado de multiprogramación Utilizado en sistemas batch, en sistemas actuales no existe, es el usuario quien decide que trabajos se cargan en memoria. Planificador a corto plazo: Selecciona entre los trabajos cargados en memoria y que están preparados para ejecutarse cual hará uso del procesador. Debe ser muy rápido ya que entra en juego con una frecuencia muy alta. Planificador a medio plazo Carga y descarga trabajos desde el disco a la memoria y de la memoria al disco en función del grado de sobrecarga del sistema.

Planificación de CPU 5 UNAN-Leon

Planificación de CPU 6 UNAN-Leon Relación entre los planificadores Cola de preparados CPU Cola de E/S E/S Cola de E/S E/S Cola de E/S E/S

Planificación de CPU 7 UNAN-Leon Criterios de planificación Utilización del procesador Maximizar el rendimiento del procesador Rendimiento (“Throughput”) Trabajos completados por unidad de tiempo Tiempo de estancia (“Turnaround time”) (retorno) Tiempo transcurrido desde que se lanza hasta que finaliza Tiempo de espera Por operaciones de E/S o por otros aspectos Tiempo de respuesta Importante en aplicaciones interactivas o de tiempo real

Planificación de CPU 8 UNAN-Leon Planificación FCFS Primero en entrar, primero en salir Se lleva a cabo manejando la cola de procesos preparados como una cola FIFO Es el algoritmo más sencillo de codificar Características y prestaciones: Depende fuertemente de los tipos de trabajo y del instante en que llegan Limitados por CPU: Mucha CPU y poca E/S Limitados por E/S: Mucha E/S y poca CPU

Planificación de CPU 9 UNAN-Leon

Planificación de CPU 10 UNAN-Leon Shortest Job First (SJF) Asocia de forma dinámica a cada proceso la longitud de su siguiente ráfaga de CPU Asigna la CPU al trabajo con la ráfaga siguiente más pequeña Este algoritmo es óptimo para reducir los tiempos medios de retorno Su dificultad es conocer cuáles van a ser las duraciones de las próximas ráfagas de CPU de cada proceso ¿Cómo se estima la duración de la siguiente ráfaga de CPU?

Planificación de CPU 11 UNAN-Leon Método de predicción La siguiente ráfaga de CPU se predice como una media exponencial de las longitudes medias en anteriores ráfagas Sea: t n : longitud de la n-ésima ráfaga de CPU  n : valor predicho para la n-ésima ráfaga de CPU  : parámetro de ajuste  n+1 =  t n + (1-  )  n t n : contiene la información más reciente  n : contiene la historia pasada

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Planificación de CPU 13 UNAN-Leon SJF con expulsion (requisa)(apropiativo)

Planificación de CPU 14 UNAN-Leon Algoritmos de prioridad Se asocia una prioridad a cada proceso y la CPU se asigna al trabajo con la prioridad más alta Las prioridades pueden definirse de dos formas: Internamente: Consumo de tiempo de CPU Cantidad de memoria usada Recursos empleados Externamente Tipo de usuario Tipo de aplicación Etcétera Problema: posible inanición (“starvation”) de determinadas solicitudes

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Planificación de CPU 16 UNAN-Leon Algoritmos “round robin” Usados en sistemas de tiempo compartido La CPU se asigna a cada proceso preparado durante un cuanto de tiempo “q” La cola de procesos preparados es FIFO Si la ráfaga de CPU > q  Interrupción TIME-OUT Si la ráfaga de CPU < q  Liberación de CPU Prestaciones: dependen fuertemente de q q    round-robin degenera en FCFS q  0  CPU/n Si “q” es muy pequeño se pierde mucho tiempo en el cambio de contexto. Disminuye la eficacia del procesador Si “q” es grande, los tiempos de respuesta aumentan Regla empírica: el 80% de las ráfagas de CPU deben ser menores que el cuanto Problema: sólo existe una cola de trabajos preparados, no distingo entre tipos de trabajos

Planificación de CPU 17 UNAN-Leon

Planificación de CPU 18 UNAN-Leon Colas multinivel Dividen la cola de preparados en colas separadas en función del tipo de trabajo Cada cola tiene su propio algoritmo de planificación Debe existir otro algoritmo para elegir la cola en cada momento Tareas del sistema Prioridad baja Prioridad alta Tareas interactivas Tareas de edición Tareas batch

Planificación de CPU 19 UNAN-Leon Colas multinivel realimentadas Los trabajos se mueven. Consideraciones: El algoritmo de planificación de cada cola Métodos para “ascender” y “descender” Dónde poner inicialmente a los trabajos Quantum = 10 Quantum = 20 FCFS

Planificación de CPU 20 UNAN-Leon W2K Algoritmo apropiativo con prioridades (base + offset) WNT soporta 32 niveles de prioridad Las colas son colas doblemente enlazadas de tareas Ready Escenarios de planificación: Apropiación Lista despues de una espera Conmutación voluntaria Finalización de quantum

Planificación de CPU 21 UNAN-Leon Apropiación RunningReady Desde el estado de espera Lista después de una espera Ready Desde el estado de espera Running

Planificación de CPU 22 UNAN-Leon Conmutación voluntaria RunningReady Al estado de espera Finalización de quantum RunningReady

Planificación de CPU 23 UNAN-Leon Ajuste de prioridad en W2K (boost y decay) Boost Después de una E/S: Valores de boost: 1 disco, CD-ROM, puerto paralelo y vídeo 2 puerto serie, red, tubería con nombre 6 teclado y ratón 8 sonido Comportamiento de boost Se aplica a la prioridad base Nunca se debe superar el máximo de 15 Si después del boost se obtiene un quantum Se cae un nivel y se asigna otro quantum Así hasta llegar a la prioridad base

Planificación de CPU 24 UNAN-Leon Decay cuando finaliza el quantum Se cae a la siguiente cola Nunca por debajo de la prioridad base RunningReady