Transcript 講義資料 - 堀山研究室

期末試験
7/30 (木) 3,4限
基本情報技術概論 I 演習 (第13回) 工-11 (要確認)
ソフトウェア
OS の構成と機能
埼玉大学 理工学研究科
堀山 貴史
1
ソフトウェアの体系

ユーザ

アプリケーション
ソフトウェア
基本
ソフトウェア
(OS)
制御プログラム


言語プロセッサ


コンパイラ、アセンブラ、インタプリタ
サービスプログラム

ハードウェア
スーパバイザ
制御 (管理) やユーザプログラム
実行の監視
ジョブ管理、タスク管理、記憶管理
データ管理、運用管理、障害管理
ユーザインタフェース
2
制御プログラム （狭義の ＯＳ）

スーパバイザ 制御 (管理) やユーザプログラム実行の監視

ジョブ管理
ジョブ実行順序の制御、ファイルや周辺装置の割り当て
ジョブ … ユーザがコンピュータに与える仕事の単位
___________

タスク管理
タスク実行の管理、CPU 使用時間の割り当て
タスク … ジョブを細分化したもの
OS が CPU、I/O を割り当てる仕事の単位
___________

記憶管理
( → 次回、詳しくやります )
3
テキスト p.202, p.203 例題 1, 2, 3
キーワード

ジョブの実行多重度
 ジョブをいくつ同時に実行できるか

スプール
 時間のかかる入出力をプログラム実行と
切り離すため、データを退避させておく所
例) プリンタ スプール、メール スプール
4
タスク管理 と マルチタスク
5
用語：

シングル タスク (シングル プログラミング)

タスク１
タスク２
ＣＰＵ
Ｉ/Ｏ
シングル タスク
１つのタスクを最後まで実行してから、
次のタスクの実行を開始
ＣＰＵ
Ｉ/Ｏ
ＣＰＵ
Ｉ/Ｏ
ずっと待っている
ＣＰＵ
空き
Ｉ/Ｏ
ＣＰＵ Ｉ/Ｏ ＣＰＵ Ｉ/Ｏ
ＣＰＵ
ＣＰＵ
Ｉ/Ｏ
ＣＰＵ
Ｉ/Ｏ
Ｉ/Ｏ
6
用語：

シングル タスク
ＣＰＵ
ＣＰＵ

Ｉ/Ｏ
空き
ＣＰＵ
ＣＰＵ
Ｉ/Ｏ
Ｉ/Ｏ
ＣＰＵ
マルチ タスク
Ｉ/Ｏ
ＣＰＵ
Ｉ/Ｏ
Ｉ/Ｏ
マルチ タスク
ＣＰＵ
ＣＰＵ
Ｉ/Ｏ
ＣＰＵ
Ｉ/Ｏ
ＣＰＵ
Ｉ/Ｏ
Ｉ/Ｏ
7
用語：

シングル タスク


マルチ タスク
１つのプログラムを最後まで実行してから、
次のプログラムの実行を開始
マルチ タスク （マルチ プログラミング）


見かけ上、同時に複数のプログラムを実行
ＣＰＵ の空き時間を少なくする
⇒ スループットの向上、レスポンスタイムの短縮
・ スループット
… 一定時間に処理できる仕事の量
・ レスポンスタイム … 応答が返ってくるまでの時間
(第13回の講義の資料参照)
8
タスク管理

どのタスクに ＣＰＵ を割り当てるか
タスク
生成
実行可能状態
ＣＰＵが空けば
いつでも実行可能
タスク
実行完了
実行状態
ＣＰＵでタスクを
実行している
9
タスク管理
実行可能状態
ＣＰＵが空けば
いつでも実行可能
ディスパッチング
ＣＰＵが空くと、次に実行されるべき
タスクに ＣＰＵ が割り当てられる
実行状態
ＣＰＵでタスクを
実行している
・ タイムスライス（ＣＰＵを割り当てられた時間）を
使い切る
・ より優先度の高いタスクが生成され、
ＣＰＵ を奪われる
… プリエンプション
10
タスク管理
実行可能状態
実行状態
ＣＰＵでタスクを
実行している
入出力
完了
待ち状態
入出力
要求
入出力など他の作業が
終わるのを待っている
11
タスクのスケジューリング方法

タスクにどのように ＣＰＵ を割り当てるか
 到着順


優先順


到着した順 （他のタスクが来ても中断しない）
優先順位の高いものから実行する
ラウンドロビン

到着順だが、タイムスライスを使い切ったら、
待ち行列の後ろに並ぶ
(一定時間ごとに、他のタスクに交代する)
12
練習問題：

タスク管理
(H12年度 春)
似た問題が色々あります
表は、A, B, C の各タスクを単体で実行した場合の CPU, I/O
占有時間を示している。３つのタスクが同時に実行可能状態
になってから、すべてが終了するまでの CPU のアイドル時間
を求めなさい。なお、CPUは１個、各タスクの I/O は並行して
処理可能、OS のオーバヘッドは無視できるものとする。
タスク
A
B
C
優先度
高
中
低
単独実行の占有時間
各タスクともに、
CPU → I/O → CPU
5 ms → 8 ms → 2 ms
テキスト p.206 例題3 13
練習問題：
タスク管理
1 ms + 5 ms = 6 ms
CPU
A I/O
B I/O
C I/O
タスク
A
B
C
優先度
高
中
低
単独実行の占有時間
各タスクともに、
CPU → I/O → CPU
5 ms → 8 ms → 2 ms
14
テキスト p.208 例題7
練習問題：
x=3
タスク管理
…→ x = 12 ?
タスク A ( x = x + x )
タスク B ( x = x × x )
a1: e ← x
b1: h ← x
a2: f ← x
b2: i ← x
a3: g ← e + f
b3: j ← h × i
a4: x ← g
b4: x ← j
15
テキスト p.209 例題8
練習問題：
タスク管理
6 + 2 + 3 = 11 ms
CPU
A I/O
B I/O
C I/O
タスク
A
B
C
優先度
高
中
低
CPU →
4 →
2 →
2 →
I/O → CPU →
4 → 3 →
6 → 3 →
5 → 3 →
I/O →
5 →
6 →
4 →
CPU
3
2
1
16
17
18
練習問題：
タスク管理
(つづき)
CPU
A I/O
B I/O
C I/O
タスク
A
B
C
優先度
高
中
低
単独実行の占有時間
各タスクともに、
CPU → I/O → CPU
5 ms → 8 ms → 2 ms
19
20
21
この教材のご利用について




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配布場所
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
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
堀山 貴史 2007-2009 [email protected]
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図の著作者

p. 2
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
その他
 堀山 貴史

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