2) Tenemos un sistema informático con una sola CPU que está gestionada mediante una cola multinivel con realimentación.

Transcripción

1 EJERCICIOS DE PLANIFICACIÓN: 1) Un sistema informático posee los siguientes recursos: - una CPU - tres unidades de almacenamiento UAM1, UAM2 y UAM3. En nuestro sistema tenemos dos tipos de procesos: Tipo 1 Tipo 2 1 u.d.t. CPU 6 u.d.t. CPU 3 u.d.t. UAM1 1 u.d.t. UAM1 2 u.d.t. CPU 3 u.d.t. CPU 6 u.d.t. UAM2 2 u.d.t. UAM2 1 u.d.t. CPU 1 u.d.t. CPU 1 u.d.t. UAM3 2 u.d.t. CPU Tenemos dos procesos de Tipo 1 (A1 y A2), y dos procesos de Tipo 2 (B1 y B2) que han llegado en el instante inicial a la cola de procesos listos en el orden A1, B1, A2, B2. Suponemos que las unidades de almacenamiento se gestionan con FCFS. Realizar el diagrama completo de utilización de CPU y de las unidades de almacenamiento UAM1 UAM2 y UAM3, para los siguientes algoritmos de planificación de CPU: a) Round Robin, cuanto Q=2 u.d.t. b) FCFS. c) SJF. d) Prioridades expulsivas (tipo 1 con mayor prioridad que tipo 2). Calcular también el tiempo de retorno de los 4 procesos, el tiempo de espera medio y la eficiencia (% uso CPU) para los diferentes algoritmos. 2) Tenemos un sistema informático con una sola CPU que está gestionada mediante una cola multinivel con realimentación. Los procesos nuevos entran a la cola de menor prioridad con cuanto de tiempo cuatro unidades. Los procesos que no agotan su cuanto de tiempo en el nivel 2 de la cola, entran después de bloquearse en la cola de mayor prioridad, permaneciendo allí sino agotan su cuanto de CPU. En caso de agotarlo vuelven a pasar al nivel 2 de la cola. Las prioridades son expulsivas. También tenemos dos unidades de almacenamiento UAM1 y UAM2 que se gestionan mediante FCFS. En el sistema entran los siguientes proceso, de los que sabemos sus necesidades de recursos y su instante de llegada: Proceso D 3 u.d.t. CPU 5 u.d.t. CPU 3 u.d.t. CPU 5 u.d.t. CPU 4 u.d.t. UAM1 3 u.d.t. UAM1 1 u.d.t. UAM2 3 u.d.t. UAM2 3 u.d.t. CPU 5 u.d.t. CPU 1 u.d.t. UAM1 3 u.d.t. CPU 2 u.d.t. UAM2 3 u.d.t. UAM2 2 u.d.t. CPU 1 u.d.t. CPU 1 u.d.t. CPU 3 u.d.t. UAM1 2 u.d.t. CPU Proceso D Instante de Llegada Dibujar un diagrama de utilización de CPU y de almacenamiento secundario

2 3) Tenemos un sistema operativo que organiza su cola de planificación de procesos listos como una cola multinivel con 3 niveles y prioridad expulsiva entre ellos. Los procesos sólo pasan de un nivel de mayor prioridad a otro de menor prioridad cuando son interrumpidos por el cuanto de tiempo. Además dicho sistema tiene dos unidades de almacenamiento masivo: UAM1, UAM2, que se gestionan con una política FCFS. Entrada a cola procesos listos + Prioridad Nivel 1, RR Q=2 Nivel 2, RR Q=4 En el sistema tenemos tres procesos con las siguientes características de utilización temporal de los recursos existentes. Nivel 3, SJF Expulsivo - Prioridad Proceso P1 Proceso P2 Proceso P3 5 u.d.t. CPU 5 u.d.t. CPU 8 u.d.t. CPU 4 u.d.t. UAM1 6 u.d.t. UAM1 2 u.d.t. UAM2 7 u.d.t. CPU 3 u.d.t. CPU 1 u.d.t. UAM1 2 u.d.t. UAM1 2 u.d.t. UAM2 1 u.d.t. CPU 3 u.d.t. UAM2 1 u.d.t. CPU 1 u.d.t. CPU Los tiempos de llegada de los tres procesos son: Proceso P1 Proceso P2 Proceso P3 Instante de Llegada a) Realizar un diagrama de utilización de la CPU b) Calcular el tiempo de espera de cada proceso en cada nivel de la cola de procesos listos. 4) Tenemos un sistema informático con una CPU y una unidad de almacenamiento secundario a la que llamamos UAM1. La gestión de la unidad UAM1 se realiza de acuerdo con un algoritmo de planificación FIFO. La planificación de la CPU se realiza mediante un sistema de colas multinivel con prioridad expulsiva entre ellas, tal y como se indica en la figura. En el sistema tenemos tres tipos de procesos, cuya utilización de CPU y de la unidad de almacenamiento UAM1 se especifican a continuación. Tipo A Tipo B Tipo C 3 u.d.t. CPU 5 u.d.t. CPU 3 u.d.t. CPU fork(b,p. alta,2,3) 3 u.d.t. UAM1 3 ud.t. UAM1 2 u.d.t. CPU 2 u.d.t. CPU 4 u.d.t. CPU 3 u.d.t. UAM1 fork(c,p. Baja,1,3) 2 u.d.t. CPU 2 u.d.t. CPU fork(c,p. Baja,2,3)

3 La llamada al sistema fork que se especifica en el código de los procesos sirve para crear un nuevo proceso. Dicha llamada tiene cuatro argumentos, el primero especifica el tipo de proceso que se crea, el segundo el nivel de la cola de planificación de la CPU (P. alta = Prioridad Alta, P. baja = Prioridad Baja) en la que entrará el nuevo proceso. La llamada funciona de la siguiente forma: al iniciar su ejecución se accede a la unidad UAM1 para leer el código del nuevo proceso, las unidades de tiempo que durará la lectura del disco se especifican en su tercer argumento. Una vez concluida la lectura en UAM1, se necesita un tiempo de ejecución en CPU que se indica en el cuarto argumento. Nada más concluir este tiempo de ejecución, aparece al final del nivel de la cola de procesos listos correspondiente, el nuevo proceso que se ha creado. Las necesidades de recursos de la llamada fork (CPU y UAM1) se gestionan respetando la planificación de estos recursos que se indicó al principio del ejercicio. a) Suponiendo que en el instante inicial llega un proceso de tipo A al nivel de mayor prioridad de la cola de procesos listos, dibujar el diagrama de utilización de la CPU y de la unidad de almacenamiento secundario UAM1. NOTA: Como habrá varios procesos de tipo C, numéralos (C1, C2 ). 5) Dados los siguientes procesos con sus intantes de llegada y sus necesidades temporales de recursos: 4 u.d.t. CPU 6 u.d.t. CPU 2 u.d.t. CPU 8 u.d.t. UAM1 3 u.d.t. UAM2 1 u.d.t. UAM2 2 u.d.t. CPU 4 u.d.t. CPU 2 u.d.t. CPU 2 u.d.t. UAM1 3 u.d.t. UAM1 4 u.d.t. UAM2 3 u.d.t. CPU 2 u.d.t. CPU 2 u.d.t. CPU Instante de Llegada Y el siguiente diagrama de utilización de CPU y unidades de almacenamiento. Proponer un algoritmo de planificación de CPU que se pueda haber empleado, sabiendo que la gestión de las unidades de almacenamiento es FCFS.

4 6) Supongamos que en un sistema informático hay ocho procesos y en el instante cinco no se utiliza ningún recurso excepto el procesador y la memoria. Después de eso ocurren los siguientes acontecimientos: En el instante 5 P 1 ejecuta un comando para leer de la unidad de disco 3. En el instante 15 la ranura de tiempo de ejecución de P 4 se acaba. En el instante 18 P 7 ejecuta un comando para escribir a la unidad de disco 3. En el instante 20 P 3 ejecuta un comando para leer de la unidad de disco 2. En el instante 24 P 4 ejecuta un comando para escribir en la unidad de disco 3. En el instante 28 P 2 pide que se ejecute una operación espera sobre un semáforo Buf con valor 2. En el instante 33 ocurre una interrupción de disco : la lectura de P 3 está acabada. En el instante 34 P3 pide que se ejecute una operación espera en el semáforo Buf. En el instante 36 ocurre una interrupción del disco de unidad 3 : la lectura de P 1 está acabada. En el instante 38 P8 termina. En el instante 40 ocurre una interrupción del disco de unidad 3 : la escritura de P 4 está acabada. En el instante 44 P 4 solicita que se ejecute una operación espera sobre un semáforo Cnt con valor 0. En el instante 48 ocurre una interrupción del disco 3 : la escritura de P 7 está acabada. Identificar los procesos que están bloqueados y decir que acontecimiento están esperando en los instantes: a) 22 b) 37 c) 47 7) Tenemos un sistema de planificación de CPU organizado como una cola multinivel sin realimentación y dos niveles, tal y como se indica en la figura. La cola de cuanto igual a dos es la de mayor prioridad y las prioridades son expulsivas. En nuestro sistema tenemos tres procesos A, B y C, los instantes de llegada y la cola en la que entran se describen a continuación. Proceso Instante Llegada Cola A 0 Q=2 B 2 Q=4 C 4 Q=2 Además tenemos dos unidades de almacenamiento UAM1 y UAM2 que se gestionan con FCFS. La descripción de las necesidades de CPU y dispositivos de E/S de los procesos figura a continuación: 3 u.d.t. CPU 4 u.d.t. CPU 3 u.d.t. CPU espera(a) 3 u.d.t. UAM1 espera(a) 5 u.d.t. UAM1 espera(b) 2 u.d.t. CPU 3 u.d.t. CPU señal(a) 4 u.d.t. UAM1 3 u.d.t. UAM2 5 u.d.t. CPU 2 u.d.t. CPU 1 u.d.t. CPU 2 u.d.t. UAM2 espera(b) 1 u.d.t. CPU 4 u.d.t. CPU señal(b) 1 u.d.t. CPU Se supone que los semáforos están implementados sin espera activa (los procesos se bloquean), la gestión de la cola de procesos bloqueados en un semáforo se realiza con FCFS y el valor de inicialización de todos los semáforos es 1. Además las operaciones espera y señal no consumen tiempo de CPU. Dibujar el diagrama de utilización de CPU y de las unidades de almacenamiento. También los niveles de la cola de procesos listos, las colas de almacenamiento secundario y de los semáforos.

5 8) Tenemos un sistema informático con una CPU y una unidad de almacenamiento UAM1. La cola de planificación tiene las características que se detallan en la siguiente figura. Se trata de una cola multinivel con realimentación y prioridades expulsivas entre los niveles. Cuando un proceso es expulsado por el cuanto de tiempo de la cola de mayor prioridad, pasa a la cola de menor prioridad. En el sistema tenemos tres procesos cuyos instantes de llegada son los siguientes: SJF t= 0 t= 2 t= 5 La utilización que necesitan nuestros procesos de los recursos del sistema informático es la siguiente: 1 udt CPU 5 udt CPU 1 udt CPU espera(a) 4 udt UAM1 señal(a) 1 udt CPU 1 udt CPU 2 udt CPU espera(b) Espera(A) 4 udt UAM1 4 udt CPU 2 udt CPU 1 udt CPU señal(a) 4 udt UAM1 señal(b) 3 udt UAM1 1 udt CPU 1 udt CPU 1 udt CPU 2 udt UAM1 2 udt CPU 2 udt UAM1 1 udt CPU Se supone que los semáforos están implementados sin espera activa (los procesos se bloquean), la gestión de la cola de procesos bloqueados en el semáforo se realiza con FCFS y el valor de inicialización es 0. Además, se considera que el tiempo de CPU que consumen las operaciones espera y señal es despreciable. Dibujar el diagrama de utilización de la CPU, de la unidad de almacenamiento, los niveles de la cola de procesos listos, las colas de almacenamiento y de los semáforos indicando para estos últimos su valor en cada momento. 9) Tenemos un sistema informático multiprocesador homogéneo con DOS CPUs (lo de homogéneo quiere decir que las dos CPUs son exactamente iguales) y una unidad de almacenamiento UAM1. El sistema de planificación tiene las características de multiprocesamiento simétrico (lo hemos explicado en clase, te acuerdas?). En palabras sencillas quiere decir lo siguiente, hay una única cola de planificación común para los dos procesadores. Cuando un procesador está libre (ha acabado de ejecutar un proceso de usuario) trata constantemente de acceder a la cola de planificación para seleccionar un nuevo proceso listo y ejecutarlo. Por supuesto, en la selección del nuevo proceso a ejecutar y en su ejecución, se respetan las condiciones de la cola de planificación, prioridades expulsivas o no, cuanto de tiempo, etc. La cola de planificación común tiene las características que se detallan en la siguiente figura. Se trata de una cola multinivel con realimentación y prioridades expulsivas entre ellas. Cuando un proceso es expulsado por el cuanto de tiempo de la cola de mayor prioridad, pasa a la cola de menor prioridad. Si es expulsado de la cola de menor prioridad permanece en ella.

6 En el sistema tenemos tres procesos cuyos instantes de llegada son los siguientes: t= 0 t= 3 t= 7 La utilización que necesitan nuestros procesos de los recursos de nuestro sistema informático es la siguiente: 10 udt CPU 2 udt CPU 1 udt CPU 3 udt UAM1 espera(a) señal(a) 1 udt CPU 5 udt CPU 1 udt CPU 2 udt UAM1 3 udt UAM1 3 udt CPU 6 udt CPU Se supone que los semáforos están implementados sin espera activa (los procesos se bloquean), la gestión de la cola de procesos bloqueados en el semáforo se realiza con FCFS y el valor de inicialización es 0. Además, se considera que el tiempo de CPU que consumen las operaciones espera y señal es despreciable. Dibujar el diagrama de utilización de las dos CPUs, de la unidad de almacenamiento, los niveles de la cola de procesos listos, las colas de almacenamiento y de los semáforos indicando para estos últimos su valor en cada momento. 10) En un sistema informático tenemos una CPU y dos unidades de almacenamiento secundario UAM1 y UAM2. La gestión de las unidades de almacenamiento se realiza de acuerdo con un algoritmo de planificación FIFO. La planificación de la CPU se realiza mediante un sistema de colas multinivel con realimentación y prioridades expulsivas entre ellas, tal y como se indica en la figura. Cuando un proceso es expulsado por el cuanto de tiempo en la cola de mayor prioridad, pasa a la cola de menor prioridad. Si es expulsado estando en la cola de menor prioridad permanece en dicha cola. En el sistema tenemos tres tipos de procesos, cuya utilización de CPU y de las unidades de almacenamiento se especifica a continuación: Tipo A Tipo B Tipo C 2 u.d.t. CPU 3 u.d.t. CPU 4 u.d.t. CPU crea(b,uam1,2,3) crea(c,uam1,1,3) 3 u.d.t. UAM2 1 u.d.t. CPU espera(a) señal(a) espera(a) 2 u.d.t. CPU 2 u.d.t. CPU 1 u.d.t. CPU crea(c,uam1,2,3) 2 u.d.t. UAM1 3 u.d.t. UAM2 4 u.d.t. CPU espera(b) 2 u.d.t. CPU 3 u.d.t. UAM2 1 u.d.t. CPU señal(b) señal(b) 1 u.d.t. CPU La función crea que se especifica en el código de los procesos sirve para crear un nuevo proceso. Dicha función tiene cuatro argumentos, el primero indica el tipo de proceso que se crea, el segundo la unidad de almacenamiento a la que se accede, el tercero el tiempo de lectura que se necesita en la unidad de almacenamiento especificada, y el último es un tiempo de ejecución en CPU que se necesita después de haber accedido a la unidad de almacenamiento. Nada más consumir dicho tiempo de ejecución en CPU, entra en la cola de procesos listos el nuevo proceso creado.

7 Las necesidades de recursos de la función crea (CPU y UAM) se gestionan respetando la planificación de estos recursos, y se supone a todos los efectos que son tiempos de CPU y de E/S del proceso que las ejecuta. Se supone también que los semáforos están implementados sin espera activa (los procesos se bloquean), la gestión de la cola de los procesos bloqueados en un semáforo se realiza con FCFS y el valor de inicialización de todos los semáforos es 0. Además, las operaciones espera y señal no consumen tiempo de CPU. Suponiendo que en el instante inicial llega un proceso de tipo A a la cola de procesos listos. Dibujar el diagrama de utilización de CPU y de las unidades de almacenamiento. También los niveles de la cola de procesos listos, las colas de almacenamiento y de los semáforos indicando su valor en cada momento.