| Предыдущий раздел | Оглавление | Следующий раздел |
3.1.7. Моделирование режима многозадачности
Для более рационального использования центрального процессора целесообразно применять режим многозадачности. Можно приблизительно представить, что если для среднестатистического процесса его вычисления занимают лишь пятую часть времени нахождения его в памяти, то при пяти одновременно находящихся в памяти процессах центральный процессор будет постоянно загружен. Однако в данную модель заложен нереальный оптимизм, так как в ней предполагается, что все из пяти процессов никогда не будут приостановлены одновременно.
Целесообразней строить модель, используя вероятностный подход к занятости центрального процессора. Если предположить, что процесс часть своего времени p проводит в ожидании завершения неких операций ввода-вывода. А также в памяти одновременно присутствуют n процессов и вероятность того, что все эти процессы находятся в состоянии ожидания (в таком случае процессор находится без работы), равна pn. То время использования процессора вычисляется формулой: Время использования центрального процессора = 1 − pn.
На рис. 3.4 представлена функция времени задействования центрального процессора от аргумента n, называемая степенью многозадачности.
Исходя из представленных графиков на рисунке, если процесс 80% своего времени находится в ожидании завершения ввода-вывода, то для снижения бездействия процессора до 10% в памяти должны находиться одновременно по крайней мере 10 процессов. Важно понять также, что к ожиданию ввода-вывода относится и ожидание пользовательского ввода. Однако на серверах процессы, которые осуществляют большое количество операций ввода-вывода, имеют схожий или возможно даже больший процент простоя.
Однако также следует заметить, что представленная вероятностная модель имеет весьма приблизительный характер. В ней допускается, что все процессы независимы друг от друга. Но если в системе присутствует только один центральный процессор, в ней не возможно одновременное выполнение нескольких процессов. Поэтому тот процесс, который готов к работе при занятом центральном процессоре, должен ожидать своей очереди. По этой причине процессы не обладают независимостью. Уточненная модель может быть сформирована с использованием теории очередей, но многозадачность, которая позволяет задействовать процессор для того, чтобы избежать его простоя, по-прежнему является частью данной модели.
Упрощенная модель тем не менее может использоваться для специфических предположений, которые касаются производительности центрального процессора. Если предположить, например, что память компьютера составляет 8 Гбайт, операционная система и ее таблицы используют до 2Гбайт памяти, а каждая программа пользователя также занимает до 2Гбайт памяти, то этот объем позволяет одновременно разместить в памяти всего три пользовательские программы. В таком случае загруженность центрального процессора (без учета издержек на работу операционной системы) при среднем ожидании ввода-вывода 80% времени будет равна около 49%. Если повысить используемый объем памяти в системе еще на 8 Гбайт, то это позволит системе увеличить загруженность центрального процессора до 79%. Другими словами, с дополнительными 8 Гбайт памяти производительность процессора повышается на 30%.
Дальнейшее увеличение объема памяти системы на 8 Гбайт поднимает производительность всего лишь на 12%. Исходя из этого, ясно, что первое увеличение объема памяти имеет большее влияние на производительность процессора.
| Предыдущий раздел | Оглавление | Следующий раздел |