P1 P2 P3 P1 P2 P3 P1 P2. OS gjør Contex Switch fra P1 til P2

Transkript

1 i, intensive i og Når OS switcher fra prosess P1 til prosess P2 utføres en såkalt Contex (kontekst svitsj) P1 P2 P3 P1 P2 P3 P1 P2 OS gjør Contex fra P1 til P2 tid/ms bruk Figure: Prosessene P1, P2 og P3 kjører samtidig under et multitasking OS. En utføres hver gang en prosess gis -tid. Typisk tid som brukes på en context-switch: ms (ms = millisekund = tusendels sekund). Timeslice = 10 ms for Linux på Intel.

2 i, intensive i og Process (PCB) er Prosessens tilstandsbeskrivelse: prioritet, prosessormodus, minne, stack, åpne ler, I/O, etc. PCB inneholder bl. a. følgende: registere pekere til stack prosesstilstand (sleep, run, ready, wait, new, stopped) navn (PID) eier (bruker) prioritet (styrer hvor mye -tid den får) parent prosess ressurser (åpne ler, etc.)

3 i, intensive i og -scheduling = å fordele -tid mellom prosessene = Time Sharing Ved hvert timer-interrupt til, vurderer OS om scheduler-rutinen skal kalles Scheduleren avgjør hvilken prosess som skal velges til å bruke 'en Når OS switcher fra prosess P1 til prosess P2 utføres en Contex All PCB-info må lagres i en tar tid systemoverhead

4 i, intensive i og Adresser switch fra P1 til P2 PCB 1 program1 data1 PCB 2 program 2 data 2 Lagrer prosess nr. 1 prosess nr. 2 registere Laster inn PC IR ax bx cx Figure: info lagres i PCB ved en

5 i, intensive i og i, -intensive Et program som oversetter kildekode til maskinkode (kompilator) eller et program som hele tiden regner med tall, vil bruk så mye -tid som det klarer å få tak i. Kalles -intensive. De este vanlige som browsere, tekstbehandlings, tengeprogram etc. bruker lite Dette gjør at multitasking av hundretalls samtidige prosesser går helt greit uten at brukeren oppfatter datamaskinen som treg

6 i, intensive i og i Kjører et lite shell-script som står i en løkke og regner og regner Vil hele tiden bruke så mye det kan få Har aldri behov for å vente på data fra disk, tastatur eller andre prosesser, kan regne uten stans #! /bin/bash # regn (bruker hele tiden) (( max = )) (( i = 0 )) (( sum = 0 )) echo $0 : regner... while (($i < $max)) do done (( i += 1 )) (( sum += i )) echo $0, resultat: $sum

7 i, intensive i og Bare rene regneprosesser bruker hele tiden. Vanlige prosesser venter mye på I/O (Input/Output fra disk, nettverk etc.) og multitasking gir da mer eektiv utnyttelse av. Singletasking; først A så B Prosess A Prosess B I/O I/O I/O I/O Figure: Prosessene A og B kjørt med single og multitasking tid/ms

8 i, intensive i og vanlige som webbrowsere, teksteditorer, regneark etc bruker stort sett lite venter på I/O(Input/Output), input fra brukere, nettverkskort eller disk. io1: #! /bin/bash echo $0 : laster ned... wget -O io1.file 2> /dev/null

9 i, intensive i og og RAM - Random Access Memory utfører instruksjoner raskere enn de og data kan hentes fra RAM er hurtigere og mellomlagrer instruksjoner og data 1 4 GByte 1MByte 32Kbyte 512 byte 1ns 1ns 2ns 8 10 ns (10 sekunder) Registere L1 L2 (RAM) 500 GByte 2 Disk 10 ms (10 sekunder)

10 i, intensive i og Mikroprosessor brikke L1 Level R hurtigst R R2 R (SRAM) hurtig L2 Level 2 (SRAM) treg (Buss) (RAM) (DRAM) Figure: Level 1 cache (L1) ligger nærmest. L2 er større, men har litt lengre aksesstid.

11 i, intensive i og L1 data L1 instruksj. L1 TLB Mikroprosessor L2 Level 2 Figure: Level 1 cache (L1) bestående av tre deler. I AMD Athlon 64 er TLB i tillegg delt i to deler, en for adresser til instruksjoner og en for adresser til data. RAM

12 i, intensive i og /Multiprogramming Software(OS) brukes til å fordele tid fra samme mellom ere prosesser Multiprocessing To eller ere 'er i samme computersystem kjører ere prosesser virkelig samtidig, på samme tidspunkt Symmetric Multiprocessing SMP, mest vanlig, To eller ere prosessorer deler samme internminne og kjører ere prosesser virkelig samtidig, på samme tidspunkt Multi Core Multiprocessing To eller ere prosessorer på samme brikke deler cache og databus og kjører ere prosesser samtidig.

13 i, intensive i og L1 cache RAM Singel processor L1 cache L1 cache L1 cache L1 cache L1 cache RAM RAM RAM Dual processor Dual Core AMD Dual Core Intel processor processor Figure: Single og dual prosessor og dual core prosessorer. Den tykke linjen markerer grensen for brikken/chip'en L1 cache

14 i, intensive i og 64KB L1 cache 256 KB 64KB L1 cache 256 KB 8MB L3 cache 64KB L1 cache 256 KB 64KB L1 cache 256 KB Figure: Intel Core i7 og AMD Opteron K10. K10 kjernen har 512KB og i7 kjernene har hyperthreading, ellers er de i store trekke relativt like.

15 i, intensive i og og hyperthreading Mange av Intels prosessorer som Pentium 4 og Xeon har såkalt hyperthreading teknologi En single core kan inneholde to prosesser samtidig er mellom de to prosessene i løpet av nanosekunder Egne registere for hver prosess, men deler felles ALU