В чем суть EDF

Классификация алгоритмов планирования задач в СРВ

Выделяют 2 класса АП:

1. Алгоритмы со статическим расписанием (другие названия - off-line, static, clock-driven) расписание запуска задач составляется заранее, до старта системы. Во время работы системы планировщик лишь следует этому расписанию.

2. Алгоритмы с динамическим расписанием (другие названия - on-line) расписание запуска задач составляется в ходе функционирования системы.

При этом АП второго типа, в свою очередь, подразделяются на:

1. Алгоритмы со статическими приоритетами (приоритеты задач не изменяются с течением времени)

2. Алгоритмы с динамическим приоритетами (разные работы одной и той же задачи могут иметь разный приоритет)

В обоих случаях в каждый момент времени исполняется та задача, которая имеет наивысший приоритет.

Существует большое количество различных методов управления задачами. Каждый из них предназначен для использования в определённом классе систем, каждая из которых основана на некотором множестве ограничений.

62. Какие алгоритмы планирования со статическими (фиксированными) приоритетами вы знаете?

Rate-monotonic (RM).

Метод назначает статические приоритеты задачам основываясь на их периодах. В этом методе приоритеты определяются следующим образом: задача с самым маленьким периодом получает самый высокий приоритет.

Они также показали, что эта схема является оптимальной среди всех статических алгоритмов. Под оптимальным понимается то, что если множество задач может быть спланировано любым другим статическим алгоритмом, основанном на приоритетах, то оно также может быть спланировано и этим методом.

Исходный RM подход имеет ряд ограничений:

· Все задачи должны быть независимы друг от друга, т.е. между ними нет ни взаимодействия, ни общих ресурсов.

· Все задачи должны быть периодическими.

· Все задачи могут быть приостановлены другими задачами с более высокими приоритетами. Однако ни одна задача не может блокироваться, ожидая внешнего события.

· Время выполнения постоянно.

· Для задач определено время выполнения в худшем случае.

· Все задачи имеют крайний срок, эквивалентный их периоду.

Было проведено большое количество исследований для расширения этих методов. В результате этих работ были сняты или ослаблены ограничения, налагаемые на задачи в исходной модели.

Так в протоколе приоритетных границ (Priority Ceiling Protocol) и некоторых других похожих (Stack Resource Protocol) удалось избавиться от ограничения на взаимодействие задач. Также было предложено много методов приведения непериодических задач к периодическим.

Deadline Monotonic (DM).

Метод может быть использован для планирования задач, у которых крайние сроки меньше или равны периодам. Он ослабляет ограничение на величину крайнего срока в схеме планирования RM. В этом случае приоритет, назначенный задаче, обратно пропорционален величине её крайнего срока, то есть задача с самым коротким крайним сроком имеет самый высокий приоритет независимо от её периода. Если две задачи имеют одинаковые крайние сроки, то они получают приоритеты в произвольном порядке относительно друг друга. Метод может обслуживать как периодические, так и спорадические задачи.

Такой метод расстановки приоритетов будет оптимальным, если выполняются следующие условия:

· множество задач – фиксированное множество жёстких задач;

· задачи периодические или спорадические;

· задачи имеют определённое (известное) время выполнения в худшем случае;

· для задач определён критический момент, то есть время выполнения в худшем случае.

Оптимальность здесь также означает, что если любой планировщик с фиксированными приоритетами может спланировать множество задач, у которых крайние сроки меньше или равны периоду, и выполнены соответствующие ограничения, то и этот планировщик тоже может.

63. Каким условиям должна удовлетворять система задач, чтобы к ней можно было применить RMS?

для RM(Rate Monotonic):

Все задачи должны быть независимы друг от друга, т.е. между ними нет ни взаимодействия, ни общих ресурсов.

· Все задачи должны быть периодическими.

· Все задачи могут быть приостановлены другими задачами с более высокими приоритетами. Однако ни одна задача не может блокироваться, ожидая внешнего события.

· Время выполнения постоянно.

· Для задач определено время выполнения в худшем случае.

· Все задачи имеют крайний срок, эквивалентный их периоду.

Для DM(Deadline Monotonic):

· множество задач – фиксированное множество жёстких задач;

· задачи периодические или спорадические;

· задачи имеют определённое (известное) время выполнения в худшем случае;

· для задач определён критический момент, то есть время выполнения в худшем случае.

64. В чём суть RMS?

Статические алгоритмы планирования (RMS, Rate Monotonic Scheduling). Используют приоритетное вытесняющее планирование. Приоритет присваивается каждой задаче до того, как она начала выполняться. Преимущество отдается задачам с самыми короткими периодами выполнения.

65. Фамилии авторов RMA?

Статья «Использование основанного на UML монотонного анализа пропорций для предсказания возможности планирования» (Using UML-Based Rate Monotonic Analysis to Predict Schedulability) написана Хусейном Сейедином (Hossein Saiedian) и Срикришнаном Рагураманом (Srikrishnan Raguraman).

66. Назовите фамилии некоторых учёных, внесших значительный вклад в конкурентное программирование

Конкурентное программирование (термин "конкурентный" можно рассматривать как производный от слова "конкуренция") - программирование, при котором программа, решающая некоторую конкретную задачу, представляется как совокупность множества процессов, выполняемых параллельно по отношению друг к другу.

Отметим две основные вехи в развитии конкурентного программирования.

1978 год. Выходит в свет статья британского программиста и математика Чарльза Энтони Ричарда Хоара "Взаимодействующие последовательные процессы", заложившая математические основы конкурентного программирования.

1984 год. Фирма British Semiconductor Manufacturer INMOS разрабатывает язык Occam - "язык ассемблера" для вычислительных систем, построенных из множества параллельно работающих специальных микропроцессоров - транспьютеров. Язык назван в честь средневекового английского философа-схоласта и логика Уильяма Оккама (1285-1349) и основан на математической теории Ч.А.Р.Хоара. Основное понятие языка - процесс. Процессы могут выполняться как последовательно, так и параллельно и взаимодействуют с помощью каналов.

Per Brinch Hansen (из ответов 2011года)

67. Что такое утилизация задачи, системы задач?

Назовем систему работающих на процессоре задач управляемой, если время всех откликов меньше жестких директивных сроков. Управляемость системы означает, что можно построить расписание задач, в котором все ограничения выполнены. При определенных условиях для проверки управляемости набора задач можно использовать лимиты утилизации. Утилизация U_i периодической задачи τ_i - это отношение наихудшего времени выполнения C_i задачи к периоду T_i: U_i=C_i/T_i. Сумма утилизаций U_total=∑_iU_i называется полной утилизацией для множества задач.

68. Каких учёных, основоположников конкурентного программирования, вы знаете?

1978 год. Выходит в свет статья британского программиста и математика Чарльза Энтони Ричарда Хоара "Взаимодействующие последовательные процессы", заложившая математические основы конкурентного программирования.

Per Brinch Hansen (из ответов 2011года)

69. Кто является автором примитива синхронизации Семафор?

Э́дсгер Ви́бе Де́йкстра

в 1960-х гг. – участвовал в создании первой операционной системы, построенной в виде множества параллельно исполняющихся взаимодействующих процессов. Именно в процессе этой работы появились понятия синхронизации процессов, идея семафора, а также была четко осознана необходимость в структуризации процесса программирования и самих программ. В 1970-е гг. вместе с Чарльзом Хоаром и Никлаусом Виртом разработал основные положения методологии разработки программ – структурного программирования.

70. Какая книга Хоара издана на русском языке?

Хоар Ч., Взаимодействующие последовательные процессы. М: Мир, 1989

Книга известного системного программиста и теоретика информатики (Великобритания), последовательно излагающая теорию взаимодействующих процессов; эта тематика тесно связана с такими реальными понятиями, как операционные системы, мультипроцес­сорные комплексы и сети ЭВМ. Автор рассматривает параллелизм в языках высокого уровня АДА, Симула 67, Паскаль.

71. Достаточное условие планируемости по RMS. Что оно означает?

Для систем с произвольными соотношениями между периодами задач имеет место следующая теорема (критерий проверки планируемости системы алгоритмом RMS):

Теорема.

Система {Tj} n независимых вытесняемых периодических задач с периодами, равными относительным крайним срокам, планируется на одном процессоре _если_ коэффициент использования процессорного времени этой системы не превышает величины URM = n(21/n - 1).

Это условие является достаточным, но не необходимым.

72. В чём суть DMS?

DMS - способ назначения приоритетов в планировщике (deadline monotonic scheduling). В этом алгоритме приоритеты назначаются по немного другому правилу: чем меньше относительный крайний срок задачи, тем выше ее приоритет.

73. В каком смысле онлайновые алгоритмы планирования, основанные на вытеснении с учётом приоритетов, являются жадными?

Приоритет имеет обмен, для которого потребуется наименьшее время. «Жадный» алгоритм на каждом шаге пытается получить максимальный эффект.

На процессорном уровне диспетчеризация происходит по принципу "самое раннее из срочных заданий выполняется первым".

74. Что означает понятие оптимальности алгоритма планирования?

оптимальным алгоритмом планирования называется алгоритм, обеспечивающий выполнение временных ограничений задач всегда, когда это возможно. Или, другими словами, если порядок выполнения задач, определяемый оптимальным алгоритмом, приводит к нарушению установленных сроков выполнения задач, то ни какой другой алгоритм не может обеспечить своевременное выполнение всех задач

75. Для какого класса алгоритмов планирования RMA является оптимальным?

RMA оптимален для алгоритмов со статическими приоритетами и для него надо чтоб конец периода таска совпадал с дедлайном.

Частотно-монотонная теория диспетчеризации - частный случай теории диспетчеризации с равномерным распределением критических сроков обслуживания, в которой пределы (критические сроки обслуживания) могут быть короче, чем периоды. (Для ситуации, в которой пределы длиннее, чем периоды, в настоящее время успешной теории не существует.) Для ситуации, в которой приоритеты основаны на пределах таким образом, что задачи с самым коротким критическим сроком выполнения получают самый высокий приоритет (диспетчеризация с равномерным распределением критических сроков обслуживания(deadline-monotonic scheduling)), достаточное и необходимое условие было доказано [14].

76. При каких условиях RMS и DMS совпадают?

Когда относительный deadline совпадает с периодом

77. Какой deadline используется при назначении приоритетов задачам по DMA?

Если deadline не равен периоду, то приоритеты назначаются обратно пропорционально величине относительного deadline

78. Какие алгоритмы планирования на основе динамических приоритетов вы знаете?

EDF, LST

EDF (Earliest Deadline - First) и LSTF (Least Slack Time - First) политика работают с динамическими приоритетами.
В политике EDF, чем меньше крайний срок задачи, тем выше приоритет назначается на эту задачу.

Условие:

Где Ci - время выполнения задачи и Di – относительный срок выполнения задачи, равный длине временного интервала, началу которого соответствует момент порождения задачи, концу – абсолютный срок выполнения задачи. То есть выполнимой является любое приложение с плотностью загрузки процессора не больше 1.

80. В чём отличие приоритета задачи от критичности задачи с точки зрения планировщика?

Дата добавления: 2014-12-24