Algoritmos de Planificación

LA FELICIDAD DEL ÉXITO NO SE ENCUENTRA AL FINAL, SINO DURANTE EL CAMINO.

Algoritmos de Planificación

Contenido . FCFS . SJF . SRT . SRTF

.Round Robin . HRN

. FIFO

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA

CHIMBORAZO

Por:

Luis Pillajo

Definición

Esta política se implementa fácilmente con una cola FIFO. Cuando un proceso entra en la lista de procesos listos su PCB se enlace con el proceso que esta al final de la cola. Luego de que el procesador este libre se le asigna un nuevo proceso de la lista específicamente el que se encuentre al inicio

F F

También conocido como el primero en llegar el primero en servirse, este algoritmo se caracteriza porque otorga el control del procesador al primer proceso que lo solicita. solicita.



En un cierto instante se tiene los l os siguientes procesos, cuyo orden de llegada es el indicado:

Trabajo

Ráfaga CPU

A

1

B

100

C

1

D

100

Indicar los valores de: Tiempo de espera y tiempo de retorno de cada trabajo, tiempo medio de espera y retorno, cuando la planificación se realiza mediante el algoritmo FCFS. .

SOLUCIÓN: Proceso

Tiempo de llegada

Tiempo de Servicio

Tiempo de Comienzo

Tiempo de Finalización

Turna round

Tiempo de Espera

A

0

1

0

1

1

0

B

1

100

1

101

100

0

C

2

1

101

102

100

101-2=99

D

3

100

102

202

199

102-3=99

100

49.50

Promedio

SJF Algoritmo Shortest Job First, F irst, este algoritmo algor itmo en cambio selecciona selecci ona el proceso que tenga el tiempo de ejecución más corto. El problema está en conocer este valor, valor , aunque podemos podemo s predecirlos usando la información de los los ciclos anteriores ejecutados. Es muy eficiente ya que ofrece el mínimo tiempo de espera para un conjunto de procesos dado Ejemplo: 

En un cierto instante se tiene los siguientes procesos, cuyo orden de llegada es el indicado: Trabajo

Ráfaga CPU

A

8

B

4

C

9

D

5

Indicar los valores de: 

Tiempo de espera y tiempo de retorno de cada trabajo, tiempo medio de espera y retorno, cuando la planificación se realiza mediante los algoritmos SJF y FCFS.

SOLUCIÓN: 1

Proceso

Tiempo de llegada

Tiempo Tiempo de de Servicio Comien zo

Tiempo de Finalizaci ón

Turna round

Tiempo de Espera

A

0

8

0

8

8

0

B

1

4

8

12

12-1=11

8-1=7

C

2

9

17

26

26-2=24

17-2=15

D

3

5

12

17

17-3=14

12-3=9

14.25

7.75

Promedio

RT La política de menor tiempo restante, también llamada SRT, es una versión apropiativa del SJF, en la que el planificador siempre elige al proceso que le queda menos tiempo esperado de ejecución. Esto Esto quiere decir que al añadir un proceso a la cola de listos, puede quedarle un tiempo esperado de ejecución menor que al proceso que está ejecutándose en ese momento momento en el procesador, procesador, por por lo tanto el planificador puede apropiarse del procesador para desalojar al proceso en ejecución y asignárselo al nuevo proceso, que tendrá un menor tiempo restante de ejecución. Al igual que el algoritmo SJF, el planificador debe disponer de una estimación de tiempo para cada proceso con el fin de poder |llevar a cabo la función de seleccionar el siguiente proceso, existiendo igualmente que en el SJF peligro de inanición para los procesos largos.

RTF

El algoritmo SRTF, Shortest Remaining Time Firts o Primero el menor tiempo restante, es la versión expulsiva del algoritmo SJF conocido como “trabajo “trabajo más corto primero” que maneja los trabajos con base en la duración de su ciclo del

CPU. Se diferencia del SJF en que si un nuevo proceso pasa a listo listo se activa el dispatcher dispatcher para ver si es e s más corto que lo que queda por ejecutar del proceso en ejecución. Si es así el proceso en ejecución pasa a listo listo y su tiempo de estimación se decrementa con el tiempo que ha estado ejecutándose. Este algoritmo tiene mayor ventaja del SJF ya que es óptimo para las ráfagas que llegan indistintamente ya que prefiere los procesos cortos y tiene la opción de suspender el que se está ejecutando para dar paso al nuevo. Uso del quantum En este caso se usa un Quantum, que es un tiempo determinado en el que pasa un proceso por el CPU que no puede ser modificado por el usuario. Ejemplo: 

En un cierto instante se tiene los siguientes procesos: Proceso Tiempo de llegada

Tiempo de servicio

P1

0

7

P2

2

4

P3

4

1

P4

5

4

|

Indicar los valores de: Tiempo de espera y tiempo de retorno de cada trabajo, tiempo medio de espera y retorno, cuando la planificación se realiza mediante el algoritmo SRTF con un quantum de 2. SOLUCIÓN:



Ejemplo: quantum =2; Proceso

Tiempo de llegada.

Priori dad

P1

0

7

P2

2

P3 P4 Promedio

Tiempo de Servicio

Tiemp o de Com.

Tiempo de Fin

Turna.

Tiempo de Espera

7

5 3 1 0 4c

0,11,13 2,13,15,16 ,15

16-0=16

16-7=9

4

4

2 0

2c

2,5

4,7

7-2=5

5-4=1

4

1

1

0

2c

4

5

5-4=1

1-1=0

5

4

4

2 0

2c

7,9

9,11

11-5=6

6-4=2

7

3

NOTA: cuando termina una corrida se vuelve a buscar desde arriba los más cortos excepto los que ya terminaron

R

n R

in

Una manera rápida de reducir la penalización que los procesos cortos sufren con  FCFS es usar expropiación basada en un reloj. Una interrupción de reloj es generada a intervalos periódicos. Cuando ocurre la interrupción, el proceso en ejecución es colocado en la cola de procesos listos y el próximo trabajo es seleccionado basado en el esquema FCFS. A cada proceso se le da un  trozo de tiempo. La principal decisión de diseño que surge con  Round Robin es el tamaño del trozo o quantum. Si el quantum es muy corto, entonces los procesos se moverán a través del sistema rápidamente. Por otro lado, hay un cierto overhead  o desperdicio de tiempo envuelto con el manejo de la interrupción de reloj y las funciones de planificación y despacho. Por lo tanto un quantum muy pequeños deberían evitarse. Una alternativa es usar un quantum de tiempo que sea un poco más grande que el tiempo promedio requerido para una interacción típica. Ejemplo: 

En un cierto instante se tiene los siguientes procesos: Proceso Tiempo de llegada

Tiempo de servicio

A

0

8

B

1

4

C

2

9

D

3

5

Indicar los valores de: Tiempo de espera y tiempo de retorno de cada trabajo, tiempo medio de espera y retorno, cuando la planificación se realiza mediante el algoritmo Round Robin con un quantum de 3. SOLUCIÓN: 

Proceso

Tiempo Tiempo de llegada de Servicio

Tiempo de Comienz o

Tiempo de Finalizació n

Turnaroun d

Tiempo de Espera

A

0

8

0, 12, 21

3, 15, 23

23

15

B

1

4

3, 15

6, 16

16-1=15

11

C

2

9

6, 16, 23

9, 19, 26

26-2=24

15

D

3

5

9, 19

12,21

21-3=18

13

20

13

Promedio

HRN Brinch Hansen desarrolló la estrategia de prioridad a la tasa de respuesta más alta, que corrige algunas deficiencias de SJF, particularmente el retraso excesivo de trabajos largos y el favoritismo excesivo para los trabajos cortos. HRN es un disciplina de planificación no apropiativa apropiativa en la cual la prioridad de cada proceso no sólo se calcula en función del tiempo de servicio, sino también del tiempo que ha esperado para ser atendido. Cuando un trabajo obtiene el procesador, se ejecuta hasta terminar. Las prioridades dinámicas en HRN se calculan de acuerdo con la siguiente expresión: Prioridad = (tiempo de espera + tiempo de servicio) /  tiempo de servicio Como el tiempo de servicio aparece en el denominador, los procesos cortos tendrán preferencia. Pero como el tiempo de espera aparece en el numerador, los procesos largos que han esperado también tendrán un trato favorable. Obsérvese que la suma tiempo de espera + tiempo de servicio es el tiempo de respuesta del sistema para el proceso si éste se inicia de inmediato.

FIF Cuando se tiene que elegir a qué proceso asignar la CPU se escoge al que llevara más tiempo listo. El proceso se mantiene en la CPU hasta que se bloquea voluntariamente. voluntariamente. La ventaja de este algoritmo es su fácil implementación, sin embargo, no es válido para entornos interactivos ya que un proceso de mucho cálculo de CPU hace aumentar el tiempo de espera de los demás procesos. Para implementar el algoritmo (ver figura 2) sólo se necesita mantener una cola con los procesos listos ordenada por tiempo de llegada. Cuando un proceso pasa de bloqueado a listo se sitúa el último de la cola. En a) el proceso P7 ocupa la CPU, los procesos P2, P4 y P8 se mantienen en la lista de preparados. En b) P7 se bloquea (ya sea al realizar una E/S, una operación WAIT sobre un semáforo a cero u otra causa) y P2 pasa a ocupar la CPU. En c) ocurre un evento (finalización de la operación de E/S, operación SIGNAL,...) que desbloquea a P7, esto lo vuelve listo, pasando al final de la cola de procesos listos.

Enlace de simulación FIFO Algunas de las características de este algoritmo es que es no apropiativo y justo en el sentido formal, aunque injusto en el sentido de que: los trabajos largos hacen esperar a los cortos y los trabajos sin importancia hacen esperar a los importantes. Por otro ladoo es re lad rede deci cibl blee er eroo no ar aran anti tiza za bu buen enos os tie iem m os de re ress ue uest staa or el ello lo se em lea