Тема 3.2 Распределение ресурсов

Теоретические сведения

Среди множества и разнообразия целей, которые должна выполнять любая ОС, есть одна общая - обеспечить эффективный и бесконфликтный способ распределения ресурсов ЭВМ между пользователями.

Границы, определяющие область действия понятия “ресурс”, достаточно условны. Поэтому будем полагать, что всякий потребляемый объект (независимо от формы его существования), обладающий некоторой практической ценностью для потребителя, является ресурсом.

Ресурсы различаются по запасу выделяемых единиц ресурса и бывают в этом смысле исчерпаемые и неисчерпаемые. Исчерпаемость ресурса, как правило, приводит к жизненным конфликтам в среде потребителей, Для регулирования конфликтов ресурсы должны распределяться между потребителями по каким-то правилам, в наибольшей степени их удовлетворяющим.

Вычислительную систему или ЭВМ можно представить как ограниченную последовательность функциональных элементов. обладающих потенциальными возможностями выполнения с их помощью или над ними действий, связанных с обработкой, хранением или передачей данных. Такие элементы “пользуются спросом”, т.е. потребляются другими элементами, являющимися в общем случае пользователями.

Уровень детализации элементов, выделяемых по запросам для использования в системе, может быть различным. Можно в качестве элемента, выделяемого для использования, рассматривать всю ЭВМ в целом. В равной степени отдельный разряд ячейки памяти можно трактовать как отдельный распределяемый элемент. Степень детализации зависит от того, кто и каким образом требует и использует выделяемые элементы системы. Поэтому для определенности будем считать, что потребителем выделяемых элементов вычислительной системы будут являться процессы, развивающиеся в ней. Все выделяемые по запросам от процессов элементы системы отождествляются с понятием ресурсов. Именно в этом смысле далее и трактуется понятие ресурса. В соответствии с ГОСТ 19781 - 83 ресурсом является средство вычислительной системы, которое может быть выделено процессу на определенный интервал времени.

Свойства и классификация ресурсов

Упорядоченность ресурсов по некоторым классификационным признакам нужна в ОС для определения тождественных действий в отношении ресурсов данного класса - действий по учету и распределению ресурсов, устранению конфликтов в их использовании и т.п.

Одним из важнейших свойств ресурса является "реальность существ

ования". В этом смысле ресурсы разделяют на физические и виртуальные (мнимые). Под физическим понимают ресурс, который реально существует и при распределении его между пользователями обладает всеми присущими ему физическими характеристиками. Виртуальный ресурс схож многими своими характеристиками с некоторым физическим, но по многим свойствам и отличен. По сути - это некоторая модель физического ресурса. Виртуальный ресурс не существует в том виде, в котором он проявляет себя пользователю.

Свойство виртуализации ресурсов — одной из важнейших при построении систем управления ресурсами. По значимости — это одна из важнейших концепций при построении современных ОС.

Построение каждого виртуального ресурса проводится на базе некоторого физического. Имея всего один физический ресурс, можно построить на его основе несколько виртуальных. Это дает возможность существенно экономичнее использовать соответствующий физический ресурс, а также увеличивать гибкость политики распределения ресурсов, исключая в большинстве случаев конфликтные ситуации.

В зависимости от того, допускает ли физический ресурс виртуализацию, то есть построение на его основе виртуального ресурса, ресурсы можно разделить на эластичные и жесткие. Жесткий - физический ресурс, который по своим внутренним свойствам не допускает виртуализации.

В соответствии с признаком "степень активности" различают активные и пассивные ресурсы. Активный ресурс способен выполнять действия по отношению к другим ресурсам (или в отношении самого себя). ЦП - пример активного ресурса. Область памяти - пример пассивного. Очевидно, что логика распределения активных ресурсов должна отличаться от логики распределения пассивных.

Динамика ресурсов в отношении процессов позволяет выделить ресурсы постоянные, существующие до порождения процесса и на всем протяжении его существования и ресурсы временные, появляющиеся динамически в течение времени существования рассматриваемого процесса. Создание и уничтожение может производиться как самим процессом, так и другими процессами - системными или пользовательскими.

По "степени важности" можно выделить ресурсы главные и второстепенные. Главные - без которых данный процесс принципиально не может выполняться (ЦП, память). Второстепенные ресурсы допускают некоторое альтернативное развитие процесса при их отсутствии. Например процесс временно может обходиться без записи результатов на диск в случае неисправности последнего.

Действия над ресурсами

При централизованном распределении ресурсов соответствующими механизмами ОС в отношении каждого ресурса предполагается, что процесс-пользователь выполняет три типа действий: запрос, использование, освобождение. При выполнении действия запрос в ответ на требование процесса-пользователя система выделяет ресурс, либо отказывает в распределении. Отказ может быть вызван тем, что распределяемый ресурс находится в состоянии "Занят" либо обусловлен какой-то другой причиной. Если ресурс после выполнения действия запрос распределен процессу, то процесс может использовать его. Выполняется действие использование. Действие ОСВ освобождение выполняется по требованию процесса и сводится к переводу ресурса в состояние "Свободен".

Природа ресурса и (или) используемое правило распределения ресурса обусловлены параллельной или последовательной схемой использования распределяемого между несколькими процессами ресурса. Последовательная схема предполагает, что в отношении некоторого ресурса, который называют последовательно используемым, допустимо строго последовательное во времени выполнение цепочек действий "запрос-исполнение-освобождение" каждым процессом-потребителем этого ресурса. Для параллельных процессов такие цепочки действий являются критическими областями и должны выполняться так, чтобы удовлетворять правилу взаимного исключения, определенному ранее. Поэтому последовательно используемый ресурс, разделяемый несколькими параллельными процессами, чаще называют критическим ресурсом. В рассмотренном классе потребляемых ресурсов буфер, хранящий принятые, но еще не востребованные сообщения, является примером критического ресурса для процесса-производителя и процесса-потребителя соответственно.

Параллельная схема предполагает параллельное, т. е. одновременное, использование одного ресурса, который поэтому называют параллельно используемым более чем одним процессом. Такое использование не должно вносить каких-либо ошибок в логику развития каждого из процессов. Аналогично рассмотренному случаю, ресурс может быть параллельно используемым благодаря своей природе либо специальной организации действий при работе с ним. Массив данных, находящийся в некоторой области оперативной памяти и допускающий только чтение данных из него,— пример параллельно используемого ресурса.

Задания

Создайте презентацию по теме: «Классификация ресурсов». Требования к оформлению и содержанию презентации представлены в Приложении 2 (страница 53).

Раздел 4 Работа в операционных системах и средах (МS-DOS, Norton Commander, Windows, Linux)

Дата добавления: 2014-12-16