Организация обслуживания вычислительных задач

В зависимости от вида вычислительной системы (одно или многомашинной) возможны различные методы организации обслуживания очереди заданий. При этом ставится цель получения наилучших значений показателей работы системы: производительности, высокой пропускной способности, времени ожидания в очереди выполнения задания.

При организации обслуживания задач на логическом уровне создается модель задачи обслуживания. При постановке задачи организации обслуживания обработки информации ее условиями могут быть значения параметров вычислительной системы, а решениями – показатели эффективности организации вычислительного процесса. Постановку задачи в такой интерпретации принято называть прямой задачей. При обратной задаче условиями являются показатели организации обработки информации, а решениями – параметры вычислительной системы.

При поступлении заданий диспетчер организации очереди производит ее упорядочивание на основании приоритетов заданий, а диспетчер обслуживания ЭВМ распределяет задания по отдельным ЭВМ (рис. 11).

В любой момент времени система находится в одном из состояний, характеризующимся числом заданий в очереди и заданиями в ЭВМ. Как только одна из ЭВМ завершает решение, в нее из очереди поступает задание, а очередь уменьшается на единицу. Моменты появления заданий и моменты окончания обслуживания очередью задания случайны, их обработка вполне укладывается в понятия теории массового обслуживания.

Диспетчер организации очереди заявок обслуживания реализуется в виде управляющих программ и входит в состав операционной системы ЭВМ.

Р ис. 11. Съема распределения заданий по ЭВМ

Организация планирования обработки вычислительных задач

Эффективность обслуживания вычислительных задач зависит от среднего времени обслуживания, что требует решения проблемы минимизации времени обработки поступивших заданий.

При решении задания ЭВМ использует свои ресурсы в объеме и последовательности, определяемых алгоритмами решения. К ресурсам ЭВМ относят объемы оперативной и внешней памяти, время работы процессора, время обращения к внешним устройствам. Требуется найти наилучшую последовательность решения поступивших на обработку вычислительных задач. Процесс определения последовательности решения отдельных задач называется планированием. Для планирования надо знать, какие ресурсы, в каком количестве и в какой последовательности требуются для решения каждой из задач. Анализ потребностей задачи производится на основе программы ее решения. Программа состоит из ограниченного набора процедур с известными для данной вычислительной системы затратами ресурсов. После анализа поступивших заданий (их программ) становится ясным, какая задача, в каком объеме и каких ресурсов требует для своего решения.

Критерии, используемые при планировании вычислительного процесса, зависят от степени определенности алгоритмов решаемых задач.

Реализация функций и алгоритмов планирования вычислительного процесса происходит с помощью управляющих программ операционной системы ЭВМ. Программа планировщик определяет ресурсоемкость каждой поступившей задачи и располагает их в оптимальной последовательности. Подключение ресурсов в требуемых объемах к программам осуществляет по запросу планировщика управляющая программа супервизор, которая входит в состав операционной системы.

В наиболее простой вычислительной системе персонального компьютера не требуется управления очередями заданий и планирования вычислительного процесса. Все происходит в однопрограммном режиме, поэтому эта система не имеет программ диспетчирования, планировщика и супервизора. Но в более мощных ЭВМ подобные управляющие программы оказывают решающее влияние на работоспособность и надежность вычислительной системы, так как к решающим устройствам (серверам и мейнфреймам) обращаются сотни и тысячи пользователей.