Работа с моделью

Р А Б О Т А С М О Д Е Л Ь Ю

Моделирование помогает в рашении одной из задач: НАСТРОЙКИ, РАЗВИТИЯ,

ПРОЕКТИРОВАНИЯ или оптимальной НАГРУЗКИ ОС. Во всех случаях выбираются

те или иные интервалы изменения параметров конфигурации ВС, параметры

задач и ОС. Для каждого набора параметров необходимо привести модель в

ИСХОДНОЕ СОСТОЯНИЕ, а затем выполнить МОДЕЛИРОВАНИЕ в любом из режимов:

без трассировки, в режиме блок-схемы, отображения состояния ОС, задачи

или памяти, отображения текущей статистики работы ОС. При этом переход

из одного режима моделирования в другой приводит к приостановке, а затем

к продолжению процесса моделирования. Моделирование необходимо выполнять

до тех пор, пока значения параметров в статистике работы ОС не перестанут

изменяться (установшееся состояние модели). После этого командой записи в

файл можно сохранить текущие значения параметров и статистики работы ОС.

При моделировании собирается статистика по математическому ожиданию ос-

новных параметров, характеризующих качество работы ОС: процент загрузки

ЦП, ОП, диска, относительная скорость выполнения задачи, процент стра-

ничных сбоев, время нахождения задачи в состоянии выгрузки из ОП, средний

рабочий набор.

При моделировании в режиме без трассировки скорость моделирования

в несколько раз выше, чем в других режимах. Поэтому рекомендуется сначала

моделировать без трассировки в течение единиц времени.

Модель управления виртуальной памятью в многозадачной ОС построена по

принципу прямой имитации. Это значит, что моделируется поведение аппа-

ратных средств ВС, задачи и программных модулей ОС в каждый момент

времени (переменная Sytim). Структуры данных модели включают в себя

массивы дескрипторов задач, страниц ОП, очереди к диску и менеджеру,

параметры ОС и модели. В каждый момент времени проверяется возникновение

следующих событий в модели:

- при наличии активной задачи - обращение к странице виртуальной

памяти. Оно может быть успешным, а может вызывать страничный сбой, что

приводит к вызову модулей ОС: поиск свободной страницы, перевод задачи

в состояние ОЖИДАНИЕ и постановка в очередь к диску, вызов ДИСПЕТЧЕРА;

- по истечении кванта диспетчера - прерывание от таймера, по

истечении кванта памяти - вызов МЕНЕДЖЕРА, вызов ДИСПЕТЧЕРА;

- по завершении диском операции загрузки страницы - перевод

задачи в состояние ГОТОВА и вызов ДИСПЕТЧЕРА;

- по истечении кванта менеджера - прерывание от таймера и вызов

МЕНЕДЖЕРА.

Особенностью этого способа моделирования является то, что прог-

раммные модули ОС (ДИСПЕТЧЕР, МЕНЕДЖЕР, ОБРАБОТЧИК СТРАНИЧНЫХ СБОЕВ) напи-

саны как модули реальной операционной системы, а система моделирования

вызывает их в необходимые моменты модельного времени. Сама же система

моделирования имитирует поведение задачи и работу аппаратных средств ОС.

Управление памятью на основе стратегии РАБОЧЕГО НАБОРА.

В случае вытеснения страниц из собственного РН исполь-

зуется алгортм LRU - по времени последнего обращения.

Управление памятью на основе стратегии РАБОЧЕГО НАБОРА.

В случае вытеснения страниц из собственного РН исполь-

зуется алгортм FIFO - по времени загрузки страницы.

Управление памятью на основе стратегии ГЛОБАЛЬНОГО

ЗАМЕЩЕНИЯ. При страничном сбое происходит замещение

страницы из множества страниц ВСЕХ задач, загруженных

в ОП по алгоритму LRU - времени последнего обращения.

Управление памятью на основе стратегии ГЛОБАЛЬНОГО

ЗАМЕЩЕНИЯ. При страничном сбое происходит замещение

страницы из множества страниц ВСЕХ задач, загруженных

в ОП по алгоритму FIFO - времени загрузки страницы.

В системе моделируется выполнение фиксированного количества задач,

которые используют ресурсы центрального процессора и виртуальной

памяти. Работа с внешними устройствами не моделируется. При измене-

нии количества задач модель сбрасывается в исходное состояние

(интервал значений 3-14)

Количество страниц виртуальной памяти одной задачи. Каждая задача

имеет собственный набор виртуальных страниц. При моделировании

важно соотношение объемов виртуальной памяти всех задач и физи-

ческой (оперативной) памяти. Требуемой количество виртуальной

памяти можно оценить как произведение КОЛИЧЕСТВА ЗАДАЧ на среднее

значение РАБОЧЕГО НАБОРА задачи. Однако сам РАБОЧИЙ НАБОР опреде-

ляется только в процессе моделирования. Поэтому ориентировочно

можно сравнивать число страниц ОП и произведение количества задач

на количество страниц виртуальной памяти задачи.

(интервал значений 10-50)

Количество физических страниц - страниц оперативной памяти (ОП).

Каждая страница может находится в одном из состояний:

- ПУСТАЯ (0) - не занятая виртуальной страницей;

- ЗАНЯТАЯ (1) - занятая виртуальной страницей задачи

и назначенная ей;

- СВОБОДНАЯ (2) - занятая виртуальной страницей задачи,

не не назначенная ей и разрешенная к

замещению.

(интервал значений 10-70)

Интервал времени, в течение которого страница может находиться в

памяти при отстутствии к ней обращений. При превышении этого зна-

чения МЕНЕДЖЕР переводит эту страницу в состояние СВОБОДНА.

Параметр должен быть соизмерим с произведением КВАНТА ПАМЯТИ

на КОЛИЧЕСТВО ЗАДАЧ (интервал значений 50-400)

Разделение ЦП между задачами осуществляется по алгоритму

КРУГОВОЙ ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИИ: Kкаждой ГОТОВОЙ задаче выделяется

фиксированный интервал времени для выполнения (КВАНТ ДИСПЕТЧЕРА).

(интервал значений 10-50)

Интервал времени повторного вызова МЕНЕДЖЕРА по таймеру (МЕНЕДЖЕР

вызывается также и явно по истечении КВАНТА ПАМЯТИ для любой

ГОТОВОЙ задачи). Должен быть на порядок больше КВАНТА ПАМЯТИ

(интервал значений 100-800)

Время выполнения диском операции загрузки или выгрузки страницы.

Замещение страницы предполагает двойной интервал - выгрузку содер-

жимого замещаемой (СВОБОДНОЙ) страницы и загрузку новой виртуальной

страницы (интервал значений 10-50).

Интервал времени работы задачи на ЦП, в течение которого она

работает в режиме разделения ЦП (состояние ГОТОВА). Рабочий

набор виртуальных страниц задачи загружается в ОП по мере

обслуживания СТРАНИЧНЫХ СБОЕВ. Должен быть в несколько раз

больше КВАНТА ДИСПЕТЧЕРА (интервал значений 40-200).

Интервал времени работы задачи на ЦП, после котрого производится

коррекция ТЕКУЩЕГО РН задачи, если он превышает СТАРЫЙ РН. Этим

достигается устойчивость задачи к случайным "выбросам" ТЕКУЩЕГО РН

задачи при определении усредненного рабочего набора (СТАРЫЙ РН) в

процессе выполнения задачи. Должен быть на 10-40% меньше КВАНТА

ПАМЯТИ (интервал значений 30-180).

Номер задачи, для которой выводится меню СОСТОЯНИЕ ЗАДАЧИ,

не должен превышать количества задач минус 1.

Коэффициент неравномерности обращения к виртуальным страницам задачи.

Вероятности обращения к страницам распределены по экспоненте. Данный

коэффициент определяет скорость спада экспоненты. Вводится значение,

умноженное на 100.

Время работы задачи на ЦП, через которое происходит смена рабочего

набора задачи. Это моделируется сменой номера первой (начальной)

страницы виртуальной памяти (n0), относительно которой моделируется

экспоненциальное распределение вероятностей обращения к памяти.

(интервал значений 0-3), См. ПОДМЕНЮ.

Номер задачи, для которой выводятся остальные параметры меню.

Состояние задачи:

1 - ГОТОВА к выполнению на ЦП,

3 - ОЖИДАНИЕ загрузки страницы,

2 - ВЫГРУЖЕНА из ОП, в очереди к МЕНЕДЖЕРУ.

Номер виртуальной страницы, к которой происходит обращение.

Текущий номер начальной (первой) виртуальной страницы, с которой

начинается экпоненциальное распределение вероятностей обращения

задачи к памяти. Изменяется через интервал ВРЕМЯ ИЗМЕНЕНИЯ РН

выполнения задачи на ЦП.

Интервал времени работы задачи на ЦП от загрузки ее рабочего

набора в память. Меняется от 0 до значения КВАНТА ПАМЯТИ.

Число виртуальных страниц задачи, загруженных в ОП.

Усредненние значение рабочего набора задачи, определенное за

время предыдущих циклов работы задачи в памяти.

Номер физической страницы (страницы ОП), в которую загружается

виртуальная страница задачи.

Текущие значения параметров операционной системы

Текущие значения параметров выбранной задачи

Текущее состояние оперативной памяти

Текущее состояние виртуальной памяти выбранной задачи:

-1 - виртуальная страница не загружена;

n - виртуальная страница загружена в

страницу n ОП.

Статистика загрузки и производительности системы

Отображение состояния виртуальной и физической памяти

и загрузки основных компонент ВС и ОС в процессе моде-

лирования.

Моделирование без трассировки. Прекращается

нажатием любой клавиши.

Страницы ОП, которые могут быть использованы для

размещения виртуальных страниц задач. СВОБОДНЫЕ

страницы содержат данные ранее загруженных в них

виртуальных страниц.

Страницы ОП, в отличие от СВОБОДНЫХ, не содержа-

щие данные ранее загруженных в них страниц.

В этой модели имеют место только в начальный

момент работы ОС.

Номер текущей задачи, выполняемой на ЦП.

Время, оставшееся до окончания КВАНТА ДИСПЕТЧЕРА

текущей задачи (-1 - задача не выполняется).

Время, оставшееся для завершения текущей дисковой

операции (-1 - ввод/вывод с диска не выполняется).

Время, оставшееся до очередного

вызова менеджера (по таймеру).

Состояние физической страницы:

- ПУСТАЯ (0) - не занятая виртуальной страницей;

- ЗАНЯТАЯ (1) - занятая виртуальной страницей задачи

и назначенная ей;

- СВОБОДНАЯ (2) - занятая виртуальной страницей задачи,

не не назначенная ей и разрешенная к

замещению.

Номер задачи, загрузившей виртуальную страницу.

Номер виртуальной страницы задачи.

Количество обращений к странице от мемента загрузки.

Процент времени выполнения задач процессором.

Процент времени выполнения диском операций выгрузки/загрузки страниц.

Процент страниц ОП, занятых виртуальными страницами задач.

Среднее значение рабочего набора по всем задачам.

Скорость выполнения задачим в ОС по отношению к скорости ее

выполнения в монопольном режиме в неограниченной памяти

(без страничных сбоев).

Процент страничных сбоев по отношению

к общему числу обращений к памяти.

Среднее время нахождения задачи в очереди к менеджеру,

то есть в состоянии ВЫГРУЖЕНА