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Multi-level feedback queves

Cuando un proceso obtiene la CPU, sobre todo cuando todavía no ha tenido oportunidad de establecer un patrón de comportamiento, el planificador no tiene idea de la cantidad de tiempo de CPU que necesitará el proceso. Los procesos limitados por la E/S normalmente usan la CPU sólo un momento antes de generar una solicitud de E/S; los procesos limitados por la CPU pueden usar el procesador durante horas si está disponible en forma no apropiativa.

El mecanismo de colas de retroalimentación de niveles múltiples es un buen ejemplo de mecanismo adaptativo, que responde a los cambios en el comportamiento del sistema que controla. Los mecanismos adaptativos implican, en general, una carga extra mayor que los no adaptativos, pero la sensibilidad ante los cambios en el sistema da como resultado una mejor capacidad de respuesta, y justifica el aumento en el gasto extra.

Una variante común del mecanismo de colas de retroalimentación de múltiples niveles consiste en hacer que un proceso circule por turno varias veces en cada cola antes de pasar a la siguiente cola inferior. El número de ciclos en cada cola crece por lo regular cuando el proceso pasa a la siguiente cola inferior.

Un mecanismo de planificación debe:

Determinar la naturaleza de un trabajo lo más pronto posible y planificarlo de acuerdo con su naturaleza.

Favorecer a los trabajos limitados por la E/S para lograr un mejor aprovechamiento de los dispositivos de E/S.

Favorecer a los trabajos cortos.

Queves multi-level

El planificador de nivel superior podría utilizar cualquiera de los métodos de planificación analizados.

Los esquemas analizados hasta ahora suponen que todos los procesos ejecutables están en la memoria principal.

Tamaño del Cuanto o Quantum

Si el cuanto se hace muy grande, cada proceso recibe todo el tiempo necesario para llegar a su terminación, por lo cual la asignación en rueda (“RR”) degenera en “FIFO”.

Los interrogantes son: ¿cuanto pequeño o grande?, ¿cuanto fijo o variable? y ¿cuanto igual para todos los procesos de usuarios o determinado por separado para cada uno de ellos?.

La determinación del tamaño del cuanto es decisiva para la operación efectiva de un sistema computacional

Planificación Round Robin (RR)

Los procesos son despachados en FIFO, pero, se les otorga una cantidad limitada de tiempo de CPU llamada división de tiempo (time - slice) o cuanto (quantum). Si un proceso no termina antes de que se termine su tiempo de CPU, el CPU es apropiado y asignado al siguiente proceso en espera. El proceso apropiado se coloca al final de la lista de listos.

Tamaño del cuanto.

La determinación del tamaño del cuanto es decisiva para la operación efectiva de un sistema computacional. ¿Debe ser pequeño o grande el cuanto? ¿Debe ser fijo o variable? ¿Debe ser el mismo para todos los usuarios, o debe ser diferente para cada grupo de usuarios?.

Planeación round robin.

El esquema Round robin es efectivo en un ambiente de tiempo compartido en el cual el sistema necesita garantizar un tiempo de respuesta razonable para los usuarios interactivos. La sobre carga de la apropiación se mantiene baja mediante eficientes mecanismos de cambio de contexto y proporcionado suficiente memoria para que los procesos residan en ella al mismo tiempo.

Planificación del siguiente con relación de respuesta máxima (HRT)

Brinch Hansen (1971) desarrolló la estrategia el siguiente con relación de respuesta máxima (HRT), que corrige algunas de las debilidades de SJF, en especial el favoritismo por los tamaños pequeños. La HRT es una disciplina de planificación NO apropiativa en la cual la prioridad de cada trabajo está en función, no sólo del tiempo de servicio del trabajo, sino del tiempo que un proceso ha estado esperando a ser servido, Una vez que un trabajo obtiene el CPU, se ejecuta hasta su terminación. Las prioridades dinámicas en HRT se calculan según la fórmula

Planificación del tiempo restante más corto primero (SRT)

La SRT tiene una sobrecarga mayor que la SJF. Debe mantener un registro del tiempo de servicio transcurrido del trabajo en ejecución y debe controlar las apropiaciones ocasionales.

La SRT es apropiativa, en ella el proceso con el tiempo estimado de ejecución menor para llegar a su terminación es el siguiente en ser ejecutado, incluyendo las nuevas llegadas. En la disciplina SJF, una vez que el trabajo comienza su ejecución sigue hasta que termina. En SRT, un proceso en ejecución puede ser apropiado por un nuevo proceso con n tiempo estimado de ejecución menor.

Planificación el Siguiente con Relación de Respuesta Máxima (HRN)

Las prioridades, que son dinámicas, se calculan según la siguiente fórmula, donde pr es la “prioridad”, te es el “tiempo de espera” y ts es el “tiempo de servicio”:

Cuando un proceso ha obtenido la cpu, corre hasta terminar.

La prioridad de cada proceso está en función no sólo del tiempo de servicio del trabajo, sino que también influye la cantidad de tiempo que el trabajo ha estado esperando ser servido.

Es una disciplina no apropiativa.

Corrige algunas de las debilidades del SJF, tales como el exceso de perjuicio hacia los procesos (trabajos) largos y el exceso de favoritismo hacia los nuevos trabajos cortos.

Planificación por Prioridad al Tiempo Restante más Corto (SRTF, Short Remaining Time First)

Debe mantener un registro del tiempo de servicio transcurrido del proceso en ejecución, lo que aumenta la sobrecarga.

Tiene mayor sobrecarga que la planificación SJF.

El proceso con el tiempo estimado de ejecución menor para …analizar es el siguiente en ser ejecutado.

Es útil en sistemas de tiempo compartido.

Es la contraparte apropiativa del SJF.

Planificación por Prioridad al más corto (SJF, Short Job First)

La disciplina del trabajo más corto primero es NO apropiativa y en ella el trabajo o proceso con tiempo estimado de ejecución hasta terminación más corto, es el siguiente en ser ejecutado. El SJF reduce el tiempo de espera de los procesos, sin embargo, tiene una varianza mayor (es decir, es menos predecible) que en FIFO, sobre todo para los trabajos largos.

Se pueden estimar los tiempos en base a series de valores anteriores.

Requiere un conocimiento preciso del tiempo de ejecución de un proceso, lo que generalmente se desconoce.

Tiende a reducir el número de procesos en espera y el número de procesos que esperan detrás de procesos largos.

Favorece a los procesos cortos en detrimento de los largos.

Los tiempos de espera son menos predecibles que en “FIFO”.

Los tiempos promedio de espera son menores que con “FIFO”.

El proceso en espera con el menor tiempo estimado de ejecución hasta su terminación es el siguiente en ejecutarse.

Es una disciplina no apropiativa y por lo tanto no recomendable en ambientes de tiempo compartido.

Planificación Primero en llegar - Primero en Salir (FIFO)

Los procedimientos son despachados de acuerdo al orden de llegada a la cola de listos. Una vez que un proceso tiene el CPU, se ejecuta hasta su terminación. Esta planificación es No apropiativa; es justa en el sentido formal, pero algo injusta porque los grandes procesos hacen esperar a trabajos pequeños y, los trabajos sin importancia hacen esperar a los trabajos importantes.

Suele utilizarse integrado a otros esquemas, por ejemplo, de la siguiente manera:

Los procesos con igual prioridad se despachan “FIFO”.

Los procesos se despachan con algún esquema de prioridad.

No puede garantizar buenos tiempos de respuesta interactivos.

Puede ocasionar que procesos largos hagan esperar a procesos cortos y que procesos no importantes hagan esperar a procesos importantes. Es más predecible que otros esquemas.

Una vez que el proceso obtiene la cpu, se ejecuta hasta terminar, ya que es una disciplina “no apropiativa”.

ofrece una varianza en tiempo de respuesta relativamente pequeña y es, por tanto, más predecible que otros esquemas; no es un esquema útil en la planificación de procesos interactivos porque no garantiza buenos tiempos de respuesta.También se puede implementar mediante la utilización de una lista. Se reemplazan las páginas de la cabeza y se agregan al final.

Planificación a plazo fijo

En la planificación a plazo fijo, ciertos trabajos se planifican para ser terminados en un periodo específico. Estos trabajos tienen un alto valor si se entregan a tiempo y pueden carecer de valor si se entregan después del límite. La planificación a plazo fijo es compleja por muchas razones

El manejo intenso de recursos requeridos por la planificación de plazo fijo puede generar una sobrecarga sustancial.

Si se activan muchos trabajos de plazo fijo, la planificación puede llegar a ser tan compleja que necesite métodos de optimización sofisticados para asegurar que el plazo fijo se cumpla.

El sistema debe planificar cuidadosamente las necesidades de recursos permitiendo un libre tránsito del plazo fijo. Esto puede ser difícil debido a la llegada de programas nuevos con demandas impredecibles.

El sistema debe ejecutar el programa de plazo fijo sin una severa degradación de servicio para los otros usuarios.

Los usuarios deben proporcionar por adelantado y en forma precisa las necesidades de recursos de su trabajo. Tal información rara vez está disponible.