第十章 多處理器和實時排程 計算機作業系統

2021-08-30 15:15:18 字數 2168 閱讀 4749

10.1 列出並簡單定義五種不同級別的同步粒度。

細粒度:單指令流中固有的並行;

中等粒度:在乙個單獨應用中的並行處理或多工處理;

粗粒度:在多道程式環境中併發程序的多處理;

非常粗粒度:在網路節點上進行分布處理,以形成乙個計算環境;

無約束粒度:多個無關程序。

10.2 列出並簡單定義執行緒排程的四種技術。

載入共享:程序不是分配到乙個特定的處理器,而是維護乙個就緒程序的全域性佇列,每個處理器只要空閒就從佇列中選擇乙個執行緒。這裡使用術語載入共享來區分這種策略和載入平衡方案,載入平衡是基於一種比較永久的分配方案分配工作的。

專用處理器分配:在程式執行過程中,每個程式被分配給一組處理器,處理器的數目與程式中的執行緒的數目相等。當程式終止是,處理器返回到總的處理器池中,可供分配給另乙個程式。

動態排程:在執行期間,程序中線程的數目可以改變。

10.3 列出並簡單定義三種版本的負載分配。

先來先服務(fcfs):當乙個作業到達時,它的所有執行緒都被連續地放置在共享佇列末尾。當乙個處理器變得空閒時,它選擇下乙個就緒執行緒執行,直到完成或阻塞。

最少執行緒數優先:共享就緒佇列被組織成乙個優先順序佇列,如果乙個作業包含的未排程執行緒數目最少,則給它指定最高的優先順序。具有同等優先順序的佇列按作業到達的順序排隊。和fcfs一樣,被排程的執行緒一直執行到完成或阻塞。

可搶占的最少執行緒數優先:最高的的優先順序給予包含的未被排程的執行緒數目最少的作業。剛到達的作業如果包含的執行緒數目少於正在執行的作業,它將搶占屬於這個被排程作業的執行緒。

10. 硬實時任務和軟實時任務有什麼區別?

硬實時任務指必須滿足最後期限的限制,否則會給系統帶來不可接受的破壞或者致命的錯誤。

軟實時任務也有乙個與之相關聯的最後期限,並希望能滿足這個期限的要求,但是這並不是強制的,即使超過了最後期限,排程和完成這個任務仍然是有意義的。

10.5 週期性實時任務和非週期性實時任務有什麼區別?

非週期任務有乙個必須結束或開始的最後期限,或者有乙個關於開始時間和結束時間的約束。而對於週期任務,這個要求描述成「每隔週期t一次」或「每隔t個單位」。

10.6 列出並簡單定義對實時作業系統的五方面的要求。

可確定性:在某中程度上是指它可以按固定的、預先確定的時間或時間間隔執行操作。

可響應性:它關注的是在知道中斷之後作業系統未中斷提供服務的時間

使用者控制:使用者應該能夠區分硬實時任務和軟實時任務,並且在每一類中確定相對優先順序。實時系統還允許使用者指定一些特性,例如使用分頁還是程序交換、哪乙個程序必須常駐主存、使用何種磁碟演算法、不同的優先順序的程序各有哪些許可權等。

可靠性 :可靠性必須提供這樣一種方式,以繼續滿足實時最後期限。

故障弱化操作:故障弱化操作指系統在故障時盡可能多的儲存其效能和資料的能力。

10.7

列出並簡單定義四類實時排程演算法。

靜態表驅動法:執行關於可行排程的靜態分析。分析的結果是乙個排程,它用於確定在執行時乙個任務何時必須開始執行。

靜態優先順序驅動搶占法:同樣,執行乙個靜態分析,但是沒有制定排程,而且用於給任務指定優先順序,使得可以使用傳統的優先順序驅動的搶占式排程器。

基於動態規劃排程法:在執行是動態地確定可行性,而不是在開始執行前離線的確定(靜態)。乙個到達的任務,只有當能夠滿足它的時間約束時,才可以被接受執行。可行性分析的結果是乙個排程或規劃,可用於確定何時分派這個任務。

動態盡力排程法:不執行可行性分析。系統試圖滿足所有的最後期限,並終止任何已經開始執行但錯過最後期限的程序。

10.8

關於乙個任務的哪些資訊在實時排程是非常有用?

啟動最後期限:任務必須開始的時間。

完成最後期限:任務必須完成的時間。典型的實時應用程式或者有啟動最後期限,或者有完成最後期限,但不會兩者都存在。

資源需求:任務在執行過程中所需的資源集合(處理器以外的資源)。

優先順序:度量任務的相對重要性。硬實時任務可能具有絕對的優先順序,因為如果錯過最後期限則會導致系統失敗。如果系統無論如何也要繼續執行,則硬實時任務和軟實時任務可以被指定相關的優先順序,以指導排程器。

子任務結構:乙個任務可以分解成乙個必須執行的子任務和乙個可選的子任務。只有必須執行的子任務擁有硬最後期限。

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