Planificación del Procesador

1. Planificación del Procesador Capítulo 9

2. Principales objetivos del Scheduling • Asignar procesos a ejecución por el procesador • Minimizar tiempo de respuesta • Maximizar throughput • Maximizar eficiencia del procesador • Minimizar tiempo de espera • Satisfacer todos estos requerimientos al mismo tiempo es extremadamente difícil

3. Tipos de Scheduling • Largo plazo • Determina qué programas son admitidos al sistema para ejecución • Controla el grado de multiprogramación • Mientras más procesos son admitidos, cada uno tendrá un porcentaje menor de uso del procesador • Mediano plazo • Determina si agregar más programas a los que ya están parcialmente o totalmente en memoria principal. • Es parte de la función de swapping • Corto plazo • También conocido como el despachador, determina qué proceso es ejecutado en el procesador • Se ejecuta frecuentemente  debe ser eficiente • Evento típicos que gatillan al despachador: Interrupciones del reloj (quantum), interrupciones de I/O, llamados al sistemas, señales, etc. • De I/O • Determina cuál requerimiento pendiente de I/O se atiende primero

4. Relación tipo de scheduling y estado de un proceso

5. Criterios para un algoritmo de corto plazo • El objetivo principal de un scheduler de corto plazo es asignar procesos a la CPU de tal forma de optimizar uno o más aspectos de rendimiento del sistema • Desde el punto de vista del usuario • Tiempo de respuesta • Tiempo transcurrido entre el sometimiento (submission) de un requerimiento hasta que existe alguna salida o respuesta • Ejemplo: maximizar el número de usuarios que experimentan dos segundos como tiempo de respuesta • Tiempo turnaround o tiempo de reloj (TAT) • Tiempo entre el sometimiento de un trabajo y el término de éste • Desde el punto de vista del sistema • Throughput: número de trabajos (procesos) por unidad de tiempo • Utilización del procesador: porcentaje de tiempo que la CPU está ocupada • ¿Qué sería importante en un sistema mono usuario?

8. Prioridades • Si los procesos tienen asignada alguna prioridad, el scheduler siempre eligirá aquel proceso con prioridad más alta para ejecutar • Usar varias colas para cada nivel de prioridad • Problema: inanición • Solución: permitir que un proceso cambie su prioridad en la medida que pasa el tiempo

9. Modo de decisión • Apropiativo (Nonpreemptive) • Una vez que el proceso entra a la CPU, continuará ejecutándose hasta que termina, se bloquea por una operación de I/O o realiza un llamado al sistema • No apropiativo (Preemptive) • El proceso en el estado de Running puede ser interrumpido por el SO y sacado del procesador • Permite que ningún proceso monopolice la CPU

11. Aplicaciones clinicas: PET Regiones límbicas de individuos en tratamiento por abuso de drogas, son activadas al mirar videos con eventos relacionados con cocaína. Childress, A.R., et al. Limbic activation during cue-induced cocaine craving. American Journal of Psychiatry 156(1):11-18, 1999. PET Fusion CT Paciente con cáncer al pulmón Positron Emission Tomography (PET) Scanning at Mayo Clinic Mayo Clinic www.mayoclinic.org/pet

12. PET dinámico Crump Institute for Molecular Imaging, UCLA

13. GATE: toolkit de simulación

14. Process Scheduling Example

15. El primero en llegar, el primero en ser servidoFirst-Come-First-Served (FCFS) • Cada proceso entra en la cola de listos • Cuando el proceso actualmente en la CPU termina, el proceso que ha estado esperando más tiempo en la cola de listo es seleccionado para ejecución • Note que un proceso corto podría esperar mucho tiempo antes de entrar a la CPU • Favorece procesos pesados en CPU (CPU bound)

16. Otro ejemplo FCFS El rendimiento de FCFS es mejor para procesos largos TAT/Ts = TAT normalizado TAT es Turnaround Time

17. Round-Robin • El SO interrumpe al proceso cuando el quantum de tiempo asignado termina • Uso del reloj • El próximo proceso seleccionado se determina con FCFS • Procesos pesados en CPU son favorecidos con respecto a procesos pesados en I/O. ¿Por qué?

18. Un quantum pequeño favorece a procesos cortos • Si el quantum es muy pequeño, muchos procesos necesitarán más de un intento en la CPU para producir algún tipo de resultado

19. Round Robin virtual • Una forma de mejorar RR es VRR (round robin virtual) • Cuando un proceso se desbloquea de I/O, en vez de ir a la cola de listos va a una cola auxiliar. • Cuando el despachador necesita cargar un nuevo proceso en CPU, le da prioridad a los proceso de la cola auxuliar, pero • el tiempo asignado es el quantum menos el tiempo que corrió la última vez que fue seleccionado de la cola de listos

20. El trabajo más corto (SPN) • Se selecciona el proceso cuyo tiempo estimado de procesamiento es el menor • Política apropiativa • Procesos cortos son favorecidos sobre procesos largos • Es posible inanición de procesos muy largos

21. El trabajo con tiempo restante menor(SRT) • Versión no apropiativa del SPN • Si llega un proceso nuevo con tiempo incluso menor que aquel que está en la CPU, se saca al que está en la CPU y se planifica el menor • ¿Cómo estimar el tiempo restante?

22. + w s R = s Razón de respuesta más alto (HRRN) Highest Response Ratio Next • La idea es • Minimizar el TAT normalizado • Minimizar el promedio entre todos los procesos • Considere la siguiente razón • R = razón de respuesta • w = tiempo esperando por el procesador • s = tiempo estimado de servicio • Luego, el algoritmo elige aquel proceso con R más alto

23. Feedback • Si no es posible conocer o estimar el tiempo de servicio futuro, no se podría usar SPN, SRT, y HRRN. • Una alternativa para dar preferencia a trabajos cortos es penalizar aquellos trabajos que han estado corriendo por más tiempo. • Cuando un proceso entra al sistema, es colocado en una cola de prioridad RQ0. • Después de ser desapropiado del procesador (quantum o I/O) y vuelve al estado de Ready, vuelve a una cola de prioridad más baja RQ1. • Cada vez que sale y vuelve a la cola de listo, pasa a una cola de menor prioridad. • Las colas se manejan con FCFS, excepto la de más baja prioridad, la que se maneja con Round-Robin