Giải thuật định thời Round Robin (có demo)

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN  TIỂU LUẬN HỌC PHẦN HỆ ĐIỀU HÀNH TÊN ĐỀ TÀI TÌM HIỂU GIẢI THUẬT ĐỊNH THỜI ROUND ROBIN VÀ VIẾT CHƯƠNG TRÌNH MINH HỌA Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG.

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN - - TIỂU LUẬN HỌC PHẦN: HỆ ĐIỀU HÀNH TÊN ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU GIẢI THUẬT ĐỊNH THỜI ROUND ROBIN VÀ VIẾT CHƯƠNG TRÌNH MINH HỌA Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN - - TIỂU LUẬN HỌC PHẦN: HỆ ĐIỀU HÀNH TÊN ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU GIẢI THUẬT ĐỊNH THỜI ROUND ROBIN VÀ VIẾT CHƯƠNG TRÌNH MINH HỌA Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm LỜI CAM ĐOAN Chúng em xin cam đoan đề tài tiểu luận: “Tìm hiểu giải thuật định thời Round Robin viết chương trình minh họa” nhóm nghiên cứu và thực hiện Kết quả làm đề tài “Tìm hiểu giải thuật định thời Round Robin viết chương trình minh họa” là trung thực và khơng chép từ tập nhóm khác Các tài liệu được sử dụng tiểu luận có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU NỘI DUNG GIỚI THIỆU 1.1 Mục tiêu lập lịch 1.2 Giải thuật Round Robin gì? 1.2.1 Ưu điểm giải thuật Round Robin .3 1.2.2 Nhược điểm giải thuật Round Robin GIẢI THUẬT ROUND ROBIN .3 2.1 Lưu trình .4 2.2 Ví dụ KẾT LUẬN 10 TÀI LIỆU THAM KHẢO 11 LỜI MỞ ĐẦU Quá trình quản lý xử lý tiến trình CPU hay gọi định thời CPU Đây trình mà ta phải sử dụng giải thuật định thời khác để máy tính làm việc tốt giúp CPU hoạt động hiệu Trong đó, ta bắt giải thuật định thời FCFS, SJF, Round robin, Priority, tùy vào giải thuật mà có ưu nhược điểm khác Dựa thông tin tìm thảo luận thành viên, nhóm chúng em đưa định chọn giải thuật Round Robin giải thuật để nghiên cứu báo cáo lần Vì giải thuật giải thuật ưu tiên, nằm danh mục giải thuật mở đầu Round Robin đánh giá giải thuật đơn giản nhất, tồn lâu đời tiêu thức tính tốn cơng Trong giải thuật Round Robin, khoảng thời gian phải đặt mức tối thiểu gán cho tác vụ cụ thể cần xử lý Tuy nhiên khác hệ điều hành Giải thuật phát triển theo mơ hình Hybrid điều khiển đồng hồ tự nhiên Round Robin cần sử dụng thời gian thực, khoản hồi giới hạn khoản thời gian cụ thể Hầu hết hệ điều hành truyền thống điều sử dụng phương pháp lập lịch NỘI DUNG GIỚI THIỆU 1.1 Mục tiêu lập lịch Bộ điều phối không cung cấp chế, mà đưa định Các hệ điều hành xây dựng nhiều chiến lượt khác để thực việc điều phối, tựa chung cần đạt mục tiêu sau: - Sự công bằng: tiến trình chia sẻ CPU cách cơng khơng có tiến trình phải đợi vơ hạn để cấp phát CPU - Tính hiệu quả: Hệ thống phải tận dụng CPU 100% thời gian - Thời gian đáp ứng hợp lý: cực tiểu hóa thời gian hồi đáp cho tương tác người sử dụng - Thời gian lưu lại hệ thống: cực tiểu hóa thời gian hoàn tất tác vụ xử lý theo lơ - Thơng lượng tối đa: cực đại hóa số công việc xử lý đơn vị thời gian Tuy nhiên thường thỏa mãn tất mục tiêu kể thân chúng có mâu thuẫn với mà dung hịa chúng mức độ 1.2 Giải thuật Round Robin gì? Round Robin giải thuật định thời CPU Trong chu kỳ, tiến trình gán thời gian giữ CPU định, thời gian gọi thời gian xoay vịng (quantum) Round Robin xuất phát từ nguyên tắc vòng tròn, người nhận phần thứ Các điều kiện quan trọng sử dụng giải thuật Round Robin: - Thời gian hoàn thành: thời gian mà trình cần hồn thành cơng việc thực - Thời gian quay vòng: dùng để phân biệt thời gian hoàn thành thời gian đến Sử dụng cơng thức: [ Thời gian quay vịng = Thời gian hoàn thành – Thời gian đến] - Thời gian chờ: dùng để phân biệt thời gian quay vòng thời gian liên tục Sử dụng công thức : [Thời gian chờ = Thời gian quay vòng – Thời gian xử lý] Giải thuật Round Robin có số đặc điểm sau: - Là giải thuật chạy theo chế khơng độc quyền tiến trình có thời gian xoay vòng - Đơn giản, dễ thực thi, tất tiến trình tránh tình trạng “đói CPU” 1.2.1 Ưu điểm giải thuật Round Robin - Với hỗ trợ Round Robin giúp công việc phân bổ cho CPU phân bổ hợp lý - Tất quy trình xử lý mà khơng có ưu tiên - Giải thuật mang lại hiệu suất tốt cho thời gian phản hồi trung bình - Trong giải thuật không bắt gặp vấn đề thiếu hụt hay hiệu ứng bảo vệ - Khi thực hiện, lượng tử thời gian cụ thể phân bổ cho công việc khác 1.2.2 Nhược điểm giải thuật Round Robin - Nếu thời gian ngắt hệ điều hành thấp, đầu xử lý bị giảm - Hiệu suất bị phụ thuộc vào thời gian - Không đạt mức độ ưu tiên - Mất nhiều thời gian cho việc chuyển đổi ngữ cảnh GIẢI THUẬT ROUND ROBIN 2.1 Lưu trình Round Robin giải thuật chạy theo chế không độc quyền, tiến trình trước bắt đầu đưa vào CPU xử lý chúng cấp phát cho đơn vị thời gian chiếm dụng CPU định Đơn vị hàng số có tên quantum Như thấy được, tiến trình chạy hết thời gian quantum mà cấp phát phần dư cịn lại tiến trình chuyển phía sau hàng đợi Sau đó, vào danh sách Ready list nạp trước đó, CPU lấy tiếp tiến trình kế cận để đưa vào xử lý, với mức quantum cho tất tiến trình Nếu gọi n số tiến trình có Ready list, thời gian quantum q, tiến trình có khoảng thời gian để sử dụng CPU 2.2 Ví dụ Ví dụ : Tiến trình Thời gian đến Ready List Thời gian xử lý (thực thi) (RL) P1 24 P2 P3   Thời gian quantum = Biểu đồ Gantt trường hợp là: P1 P2 P3 10 P1 P1 14 18 P1 22 P1 26 P1 30 Tính thời gian chờ thời gian hồn tất tiến trình Thời gian chờ (waiting time) tiến trình: P1 = + (10 – 4)  = P2 = 4  – = P3 = – = Thời gian hoàn tất (turnaround time) tiến trình P1 = 30 P2 = –  = P3 = 10 –  = * Phân tích q trình nhận/trả CPU tiến trình Quá trình nhận CPU tiến trình diễn tả sau: Tại 0t: P1 vào RL nhận CPU, chạy hết thời gian quantum cho phép 4t, sau quay hàng đợi RL Trong có P2, P3 đợi RL Do đó, thứ tự nhận CPU là: P2,P3,P1 → P2 kết thúc trình chạy bước Tại 4t: P2 nhận CPU chạy 3t kết thúc trả CPU lại Thứ tự nhận CPU là: P3,P1 → P3 kết thúc trình chạy bước Tại 7t: P3 nhận CPU chạy 3t kết thúc trả CPU lại Lúc RL cịn có P1 với thời gian xử lý lại 20t P1 nhận CPU thực nhận trả CPU xoay vòng theo khoảng thời gian 4t chạy xong Ví dụ 2: Tiến trình Thời gian đến Ready Thời gian xử lý (thực List (RL) thi) P1 P2 P3 P4 P5 Thời gian quantum=3 Biểu đồ Gantt trường hợp là: P1 P3 P1 P2 P3 11 P4 14 P5 17 P1 20 Tính thời gian chờ thời gian hồn tất tiến trình Thời gian chờ (waiting time) tiến trình: P1 = + (6 - 3) + (20 - 9) = 15 P2 = - = P3 = (3 - 1) + (11 - 6) + (22 - 14) = 15 P4 = 14 – = P5 = (17 - 8) + (23 - 20) = 12 Thời gian hoàn tất (turnaround time) tiến trình P1 = 22 P2 = 11 - = P3 22 P5 23 25 P3 = 23 - = 22 P4 = 17 - = 11 P5 = 25 - = 17 * Phân tích q trình nhận/trả CPU tiến trình Quá trình nhận CPU tiến trình diễn tả sau: Tại 0t: P1 vào RL nhận CPU, chạy hết thời gian quantum cho phép 3t, sau quay hàng đợi RL Trong có P3 đợi RL Do đó, thứ tự nhận CPU là: P3,P1 Tại 3t: P3 nhận CPU chạy 3t, sau quay hàng đợi RL Khi P2 đợi hàng đợi RL Vì thời điểm mà P4 vào RL (2 tiến trình đến RL thời điểm), hệ điều hành chọn tiến trình cũ (là P3) xếp vào RL trước tiến trình (là P4) Do đó, thứ tự nhận CPU là: P1,P2,P3,P4 Tại 6t: P1 nhận CPU chạy 3t, sau quay hàng đợi RL, đứng cuối danh sách tiến trình đợi RL Tại thời điểm 8t, mà P1 chạy P5 vào RL đợi với tiến trình khác theo thứ tự P2,P3,P4,P5 Thứ tự nhận CPU là: P2,P3,P4,P5,P1 → P2 kết thúc trình chạy bước Tại 9t: P2 nhận CPU chạy 2t kết thúc trả CPU lại Thứ tự nhận CPU là: P3,P4,P5,P1 Tại 11t: P3 nhận CPU chạy 3t, sau quay hàng đợi RL, đứng cuối danh sách tiến trình đợi RL Do đó, thứ tự nhận CPU là: P4,P5,P1,P3 → P4 kết thúc trình chạy bước Tại 14t: P4 nhận CPU chạy 3t kết thúc trả CPU lại Thứ tự nhận CPU là: P5,P1,P3 Tại 17t: P5 nhận CPU chạy 3t, sau quay hàng đợi RL, đứng cuối danh sách tiến trình đợi RL Do đó, thứ tự nhận CPU là: P1,P3,P5 → P1 kết thúc trình chạy bước Tại 20t: P1 nhận CPU, chạy 2t kết thúc trả lại CPU Thứ tự nhận CPU là: P3,P5 → P3 kết thúc trình chạy bước Tại 22t: P3 nhận CPU, chạy 1t kết thúc trả lại CPU Lúc RL cịn có P5 với thời gian xử lý cịn lại 2t Sau P5 nhận CPU, chạy 2t kết thúc trả CPU lại KẾT LUẬN Round Robin đánh giá giải thuật bản, sử dụng đơn giản, chứng minh mặt toán học Đây cách tiếp cận phù hợp Giải thuật giải thuật sử dụng phổ biến hệ điều hành để điều phối hoạt động tiến trình Round Robin trội điểm tạo công cho tiến trình chạy Nhưng có mặt hạn chế phụ thuộc thời gian xoay vịng tiến trình Nếu nghiên cứu có hiểu biết sâu Round Robin, nhà phát triển biết cách cải tiến phát triển ngày trở nên hữu ích 10 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tìm hiểu Round Robin Truy cập ngày 02/11/2021, https://wiki.tino.org/round-robinla-gi/ [2] Giải thuật điều phối Round Robin Truy cập ngày 02/11/021, https://sinhvientot.net/giai-thuat-dieu-phoi-round-robin-rr/ 11 ... em đưa định chọn giải thuật Round Robin giải thuật để nghiên cứu báo cáo lần Vì giải thuật giải thuật ưu tiên, nằm danh mục giải thuật mở đầu Round Robin đánh giá giải thuật đơn giản nhất, tồn... tiêu lập lịch 1.2 Giải thuật Round Robin gì? 1.2.1 Ưu điểm giải thuật Round Robin .3 1.2.2 Nhược điểm giải thuật Round Robin GIẢI THUẬT ROUND ROBIN .3 2.1... thúc trả CPU lại KẾT LUẬN Round Robin đánh giá giải thuật bản, sử dụng đơn giản, chứng minh mặt toán học Đây cách tiếp cận phù hợp Giải thuật giải thuật sử dụng phổ biến hệ điều hành để điều phối