МУЛЬТИПРОГРАММАЛЫҚ ЭЕМ ЖҰМЫСЫН ҰЙЫМДАСТЫРУ

41
МУЛЬТИПРОГРАММАЛЫҚ ЭЕМ ЖҰМЫСЫН ҰЙЫМДАСТЫРУ
ЭЕМ-нің мультипрограммалық жұмыс  режимінің негізгі  түсініктері,  осы  режимде
ЭЕМ-нің жұмыс  істеуін қамтамасыз  ететін  аппараттық және  программалық  құралдар,
мультипрограммалық
жұмыс 
режимін 
 
және 
олардың
мультипрограммалау
коэфициентіне тәуелділігін сипаттайтын көрсеткіштер қарастырылады.
ЭЕМ-нің мультипрограммалық жұмыс режимінің негізгі сипаттамалары
Мультипрограммалық жұмыс  режимі  (көп  тапсырмалы)  деп  жадыда  ақпаратты
(тапсырманы) өңдеу процестерін орындау үшін бір уақытта бірнеше программалар мен
мәліметтер  болатын  жүйе  жұмысын ұйымдастыру  тәсілі  аталады.  Сонымен  бірге әр
түрлі тапсырмаларға жататын программалар мен деректердің өзара қорғанысы және де
бір  тапсырманы  орындаудан  басқа  тапсырманы  орындауға  көшу  (тапсырмаларды
ауыстыру) мүмкіндігі қамтамасыз етілуі тиіс.
Мультипрограммалау  ЭЕМ-нің
жұмысының  өнімділігін  оның ресурстарын
тиімдірек қолдану есебінен арттыруға мүмкіндік береді.
ЭЕМ қызметінің мультипрограммалық режимінің негізгі түсініктері процесс және
ресурс болып табылады.
Процесс – есептеу  жүйесіндегі қандада  бір  операцияны  жүзеге  асыратын
әрекеттер 
жүйесі 
және 
ол 
есептеу 
жүйесінің
басқару 
программасы
мультипрограммалауды қаматамсыз  ету  мақсатында  осы  жүйенің ресурстарын қайта
үлестіре алтындай ұйымдасқан.
Процесс келесі күйлерде болуы мүмкін:

туындау – процессорда алғашқы орындаудың шарттары дайындалады;

активті күй –орталық процессорда программаның орындалуы;

дайын болу (Ready) – программа орындалмайды, бірақ орындалуы үшін орталық
процессордан басқа дәл сол сәтте қажет ресурстардың барлығы берілген;

программаның компьютердің қандай да бір басқа құрылғысында, мысалы, өзіндік
басқару құралдары бар енгізу/шығару құрылғысында  орындалуы;

күту (Wait) – программа қандай  да  бір  ресурстың бос  еместігіне  байланысты
орындалмайды;

аяқталу – программа орындалуының қалыпты немесе авариялық аяқталу жағдайы,
одан кейін процессор және басқа да ресурстар оған берілмейді.
Процестің туындау  мен  аяқталуы  арасындағы  уақыт  процестің өмір сүру
интервалы деп аталады.
Ресурс  түсінігі қатал  анықталмаған.  Тұтынушы үшін қандай  да  бір  практикалық
бағалылыққа ие, кез келген тұтынылушы объект (оның өмір сүру формасына тәуелсіз)
ресурс болып табылады.
Ресурстар өздерінің бөлетін бірліктер қорына байланысты жіктеледі және осыған
байланысты
сарқылатын
және
сарқылмайтын
болып  бөлінеді.  Сарқылатын
ресурстарға,  мысалы,  орталық процессор жатады.  Сарқылмайтын  ресурстар  ретінде,
мысалы,  программаға  бөлінетін  жадыны,  егер  оны  компьютердегі  барлық есте  сақтау
құрылғыларының жиынтығы  ретінде қарастырсақ, жатқызуға  болады. Сонымен  бірге
тек  жалғыз  жазу/есептеу  трактасы  бар  оперативті  жадыдан  тұратын  есте  сақтау
құрылғысы сарқылатын ресурс болып табылады.
Ресурстың
сарқылуы 
сол 
ресурсты 
тұтынушылар 
арасында 
болатын
шиеленістерге әкеп соғады. Шиеленістерді реттеп отыру үшін ресурстар тұтынушылар
арасында  оларды  жоғары    дәрежеде қанағаттандыратын қандай  да  бір  ережелер
бойынша бөлініп отыруы қажет.
Мультипрограммалық режимнің негізгі белгілері:

42

оперативті жүйеде активті, күту немесе дайын болу күйіндегі бірнеше
тұтынушылық программалар болады;

процессордың жұмыс уақыты жадыдағы дайын болу күйіндегі программалар
арасында бөлінеді.

процессор жұмысына параллель бірнеше енгізу-шығару құрылғыларымен
дайындау және айырбастау процестері жүреді.
Мультипрограммалау  есептеуіш  жүйенің барлық  құрылғыларының, ең алдымен
процессордың, бірқалыпты  және  толығырақ жүктелуінің есебінен  оның  өткізгіштік
қабілетінің жоғарылатуға  арналған.  Сонымен қоса  процессордың  өзінің жұмыс
жылдамдығы мен ЭЕМ-нің номиналды өнімділігі мультипрограммалауға тәуелді емес.
Мультипрограммалық режим  ЭЕМ-де  аппараттық және  программалық  қолдауға
ие:

аппараттық:
o
процессормен параллель жұмыс жасай алатын енгізу-шығару
құрылғыларының контроллерлері;
o
үзу жүйесі;
o
микропроцессордағы программалар мен деректердің қорғаныс жүйесінің
аппараттық құрылғылары;
o
және т.с.с.;

программалық:
o
мультитапсырмалық операциялық жүйе (ОЖ);
o
енгізу-шығару құрылғыларының және есептеуіш жүйесінің арнайы
құралдарының жұмысын басқарушы жүйелік программалар.
Басқарушы  программа  (ОЖ),  мультипрограммалық режимді  жүзеге  асыра
отырып,  ресурстарға  деген  шектеуді  және  жеке  программаларды  орындаудың аса
қажеттілігіне  байланысты  талап  етуді  есепке  алғанда  компьютердің  өткізгіштік
қабілетінің  ұлғаюын қамтамасыз  ету үшін  параллель  орындалатын  программалар
арасында жүйе ресурстарын (процессор уақыты, оперативті және сыртқы жады, енгізу-
шығару құрылғылары және т.б)  бөлуі тиіс.
Мультипрограммалық ЭЕМ-нің өнімділігі уақыт бірлігінде орындалған тапсырма
санымен  (өткізгіштік қабілеті)  және әр  программаны  орындауға  кеткен  уақытпен Т
i
бағаланады.
ЭЕМ жұмысын талдау кезінде оның ресурстарын қолдану дәрежесін анықтау
маңызды. Бұл мақсатта келесі көрсеткіштер кеңінен қолданыс тапқан:

k
q
- q-ші құрылғысының жүктеу коэффициенті;

k
q
=T
q
/T, мұндағы T
q
– ЭЕМ жұмысының жалпы Т уақытындағы q
құрылғысының бос болмау уақыты;

L
q
=ΣL
qi
*Δt
i
/T - q құрылғысына тапсырыс кезегінің орташа ұзындығы, мұндағы
L
qi
–Δt
i
және Σt
i
=T уақыт интервалындағы q құрылғысына кезектің ұзындығы.
Қандай да  бір q құрылғысының жұмысы  1-ші  суретте  келтірілген  диаграммамен
сипатталады делік.