МИРЭА
Кафедра КБ-1 «Защита информации»
(шифр и наименование кафедры)
Экз.№__
УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой КБ-1
_______________ (В.В. Масановец)
«___»_________20___г.
Только для преподавателей по
специальностям (направлениям) подготовки:
10.05.02, 10.05.03, 10.03.01
(шифры специальностей)
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ
ЛАБОРАТОРНОГО ЗАНЯТИЯ № 1
по дисциплине «Безопасность операционных систем»
(шифр и наименование учебной дисциплины)
ТЕМА: Анализ алгоритмов планирования загрузки процессора (наименование темы лабораторного занятия)
.
Обсуждена на заседании кафедры
«___»___________20___г.
Протокол № __
МИРЭА – 2016 г.
1. Тема лабораторного занятия №1:
Анализ алгоритмов планирования загрузки процессора
(наименование)
2. Учебные и воспитательные цели:
1. Закрепить теоретический материал по ПЭВМ.
2. Освоение методики имитационного эксперимента на моделях планировщиков загрузки ЦП
3. Формирование умений делать правильные выводы по результатам моделирования.
3. Время: 4 часа (180 мин.).
4. Место проведения: специализированный класскафедры КБ-1
(учебная аудитория, специализированный класс, лаборатория)
5. Литература для подготовки:
1. В. Олифер, Н. Олифер. Сетевые операционные системы. Аналитический обзор ЦИТ. М. 1997 г. (РГИК кафедры 31).
2. Г. Дейтел. Введение в ОС (том 1, часть 4). М. Мир. 1987 г.
6. Учебно-материальное обеспечение:
- Руководства и пособия: Методические указания к проведению лабораторных работ по дисциплине Д1504 «Безопасность операционных систем»
- Наглядные пособия___________________________________________
(наименования и №№ схем, таблиц, слайдов, диафильмов и т.д.)
- Технические средства обучения: _________________________________
7. РАСЧЕТ УЧЕБНОГО ВРЕМЕНИ:
Вступительная часть – до 15 – 20 мин.
Основная часть (учебные вопросы) – до 140 мин.
- 1-й учебный вопрос
Спецификации (описания) имитационных моделей алгоритмов планирования загрузки ЦП.
(наименование учебного вопроса)
- 70 мин.
- 2-й учебный вопрос
Организация тестовых прогонов всех типов моделей планировщиков
(наименование учебного вопроса)
- 70 мин.
Заключительная часть – до 20 мин.
С О Д Е Р Ж А Н И Е
| Содержание занятия (указания и рекомендации по методике проведения) | Время (в мин.) | |
| Вступительная часть: а) организация занятия: - проверить наличие студентов по докладу старосты; - проверить порядок в аудитории, убедиться в наличии конспектов, учебной литературы, наглядных пособий, ТСО, приборов и т.д. - проверить наличие журнала группы, записать тему занятия, отметить отсутствующих, поставить свою подпись; - проверить качество отработки задания, данного студентам на самостоятельную подготовку; б) - показать актуальность темы и раскрыть основную идею ЛР; - довести целевую установку через основные положения ЛР, показать связь с предыдущими темами и теоретическими занятиями по теме; - описать обстановку, которой разрабатывалась теоретическая проблема и шла ее практическая реализация; - - вскрыть особенности практической работы студентов на ЛР. | ||
| Основная часть - рассмотрение учебных вопросов: 1. Спецификации (описания) имитационных моделей алгоритмов планирования загрузки ЦП. 2. Организация тестовых прогонов всех типов моделей планировщиков. | ||
| Заключительная часть: - подведение итогов занятия; - сформулировать степень достижения поставленных целей и задач; - оценить учебную деятельность студентов; - ответить на опросы студентов. |
Методические рекомендации преподавателю по подготовке
и проведению практического занятия
Накануне занятия студенты самостоятельно готовятся к выполнению лабораторной работы.
Перед началом работ провести инструктаж по требованиям техники безопасности и внимательно контролировать все действия обучаемых.
Для контроля готовности студентов к занятию используется контрольный опрос.
Предлагаемые вопросы:
¾ Почему модель fifo1.gps имеет 3 генератора процессов, а fifo.gps только 1?
¾ Какую особенность алгоритма FIFO имитирует модель fifo.gps, и какую fifo1.gps?
¾ За счет чего достигается неоднородность потока процессов в модели prior.gps?
¾ Как модель prior1.gps формирует очередь процессов на основе приоритета по наименьшему времени выполнения?
10. Приложения:
- вариант проведения ЛЗ, разработанный на кафедре;
- диск с операционной системой
_______________________(_________________)
(подпись, фамилия и инициалы автора)
«___»__________20___г.
Приложение 1
Вариант проведения лабораторного занятия
Спецификации (описания) имитационных моделей алгоритмов планирования загрузки ЦП
1. Модель алгоритма планирования по принципу FIFO, имитирующая возможность бесконечного откладывания процесса.
Модель представлена файлом fifo.gps. Ниже приводится ее исходный текст и графическое представление:
; GPSS/PC Program File FIFO.GPS. (V 2, # 38123)
5 EXP FUNCTION RN1,C24
0,0/.1,.104/.2,.222/.3,.355/.4,.509/.5,.69/.6,.915
.7,1.2/.75,1.38/.8,1.6/.84,1.85/.88,2.12/.9,2.3
.92,2.52/.94,2.81/.95,2.99/.96,3.2/.97,3.5/.98,3.9
.99,4.6/.995,5.3/.998,6.2/.999,7/.9998,8
6 TRANSIT TABLE M1,50,50,20
7 CLASS FUNCTION RN1,D3
.333,1/.667,2/1,3
8 MEAN FUNCTION P$TYPE,L3
1,60/2,70/3,200
12 GENERATE 200,FN$EXP
13 ASSIGN TYPE,FN$CLASS
14 QUEUE WAIT
20 PREEMPT SYSTEM
21 DEPART WAIT
22 ADVANCE FN$MEAN,FN$EXP
23 RETURN SYSTEM
24 TABULATE TRANSIT
25 TERMINATE 1
Пояснение модели:
1. Диапазон вариьрования времени для частоты появления процессов в блоке GENERATE и их обслуживания в блокеADVANCE задается экспоненциальным законом, представленным функцией в строке 5.
2. Возможность задания длительности обработки процессов ЦП задается операторами CLASS (строка 7) и MEAN (строка 8). Соответственно задаются 3 целочисленных значения времени обработки указанные в оператре MEAN - 1,A/2,B/3C, где A,B,C - целочисленные значения для процессов 1, 2, 3.
3. Сгенерированный процесс поступает в очередь готовых(блок QUEUE) и ожидает захвата ЦП (блок захвата PREEMPT).
4. Став в очереди готовых процессов очередным он покидает ее (блок DEPART) и начинает выполняться на ЦП в соответствии с временем, указанным в операторе MEAN.
5. Процесс выполняется на ЦП до завершения, при этом никакой другой процесс не может прервать его выполнение.
2. Модель алгоритма планирования по принципу FIFO, имитирующая алгоритм невытесняющей (кооперативной) многозадачности.
Модель представлена файлом fifo1.gps. Ниже приводится ее исходный текст и графическое представление:
; GPSS/PC Program File FIFO1.GPS. (V 2, # 38123)
5 EXP FUNCTION RN1,C24
0,0/.1,.104/.2,.222/.3,.355/.4,.509/.5,.69/.6,.915
.7,1.2/.75,1.38/.8,1.6/.84,1.85/.88,2.12/.9,2.3
.92,2.52/.94,2.81/.95,2.99/.96,3.2/.97,3.5/.98,3.9
.99,4.6/.995,5.3/.998,6.2/.999,7/.9998,8
6 TRANSIT TABLE M1,50,50,20
12 GENERATE 200,FN$EXP
13 TRANSFER,SS
14 GENERATE 200,FN$EXP
15 TRANSFER,SS
20 GENERATE 200,FN$EXP
21 TRANSFER,SS
30 SS PREEMPT SYSTEM
40 ADVANCE 50,FN$EXP
50 RETURN SYSTEM
55 TABULATE TRANSIT
60 TERMINATE 1
Пояснение модели:
1. Диапазон вариьрования времени для частоты появления процессов в блоке GENERATE и их обслуживания в блоке ADVANCE задается экспоненциальным законом, представленным функцией в строке 5.
2. Имитация неоднородного потока процессов с одинаковым временем обработки на ЦП имитируется 3-мя блоками GENERATE, очередность выбора процесса из каждого блока - случайная и задается опратором TRANSFER
3. Сгенерированный процесс поступает в очередь готовых и ожидает захвата ЦП (блок захвата PREEMPT). В отчете параметры очереди не фиксируются в связи с тем, что модель не ставит цель ее анализа.
4. Получив в свое распоряжение ЦП, процесс выполняется до завершения за время, указанное в блоке ADVANCE.
5. Процесс выполняется на ЦП до завершения (блок RETURN), при этом никакой другой процесс не может прервать его выполнение.
3. Модель алгоритма планирования SJF, имитирующая алгоритм вытесняющей многозадачности со статическими приоритетами.
Модель представлена файлом prior.gps. Ниже приводится ее исходный текст и графическое представление:
; GPSS/PC Program File PRIOR.GPS. (V 2, # 38123)
5 EXP FUNCTION RN1,C24
0,0/.1,.104/.2,.222/.3,.355/.4,.509/.5,.69/.6,.91
.7,1.2/.75,1.38/.8,1.6/.84,1.85/.88,2.12/.9,2.3
.92,2.52/.94,2.81/.95,2.99/.96,3.2/.97,3.5/.98,3.
.99,4.6/.995,5.3/.998,6.2/.999,7/.9998,8
6 TRANSIT TABLE M1,50,50,20
20 GENERATE 200,FN$EXP,,,1
21 TRANSFER,SS
30 GENERATE 200,FN$EXP,,,2
31 TRANSFER,SS
40 GENERATE 200,FN$EXP,,,3
41 TRANSFER,SS
50 SS PREEMPT SYSTEM,PR;,WWW,TERM
60 ADVANCE 50,FN$EXP
70 RETURN SYSTEM
75 TABULATE TRANSIT
80 TERMINATE 1
90 WWW TRANSFER,SS
Пояснение модели:
1. Диапазон вариьрования времени для частоты появления процессов в блоке GENERATE и их обслуживания в блоке ADVANCE задается экспоненциальным законом, представленным функцией в строке 5.
2. Имитация неоднородного потока процессов осуществляется использованием 3 блоков GENERATE. При этом процессу, генерируемому каждым блоком GENERATE присваивается статический приоритет:,,,1 - высокий (например, системные процессы или процессы, лимитируемые В/В);,,,2 - средний (например, процессы сервисных утилит);,,,3 - низкий (например, прикладные процессы или процессы, лимитируемые ЦП).
3. Сгенерированные процессы поступают в очередь готовых(блок TRANSFER) и ожидают захвата ЦП (блок захвата PREEMPT).
4. Получив в свое распоряжение ЦП, процессы выполняются до завершения в соответствии с временем обслуживания, указанным в блоке ADVANCE.
5. В случае если очередной готовый процесс имеет приоритет выше, чем выполняющийся, он производит захват ЦП, вытесняя выполняющийся процесс(это отражается в блоке захвата PREEMPT A, PR, где PR - приоритет процесса).
6. Имитируется возвращение вытесненного процесса в очередь готовых оператором TRANSFER строка 90.
Прогон всех типов моделей в режиме пошагового выполнения.
Запустите GPSS и загрузите соответствующую модель.
Перейдите в окно блоков (ALT B) и задайте модельное время прогона 10000 транзактов.
(START 10000).
Перейдите в режим пошагового выполнения модели (STEP).
Постарайтесь ответить на следующие вопросы:
1. Почему модель fifo1.gps имеет 3 генератора процессов, а fifo.gps только 1?
2. Какую особенность алгоритма FIFO имитирует модель fifo.gps, и какую fifo1.gps?
3. За счет чего достигается неоднородность потока процессов в модели prior.gps?
4. Как модель prior1.gps формирует очередь процессов на основе приоритета по наименьшему времени выполнения?
Проанализируейте вариант задания и составьте план выполнения эксперимента.
1. Сколько прогонов модели Вы сделаете и почему.
2. Какие исходные параметры модели будете варьровать и почему.
3. Какие значения варьирования исходных параметров модели в каждом прогоне и почему.
4. Какие разделы форматированного отчета Вы будете использовать для оценки.
Поместите план эксперимента в файл Вашего индивидуального отчета.
Для этого:
1. В директории GPSS/OTCHET создайте текстовый файл с именем вида: vashafamilia.txt (например, petrov.txt).
2. В файле укажите Вашу фамилию и номер группы.
3. Поместите план проведения эксперимента в п.1 файла.
Сохраните файл.
Выполните прогоны модели в соответствии с разработанным Вами планом
Результаты каждого прогона сохраните в виде форматированного отчета GPSS в файлах 1.txt, 2.txt,...n.txt.
Пометьте каким исходным данным соответствует каждый отчет, удалите в нем те пункты, которые Вы считаете ненужными для анализа.
Скопируйте полученные отчеты в п.2 файла Вашего индивидуального отчета.
Сохраните файл.
_______________________(_________________)
(подпись, фамилия и инициалы автора)
«___»__________20___г.