Создан заказ №3539153
11 января 2019
Поддержка многозадачного режима работы ЭВМ в современных процессорах
Как заказчик описал требования к работе:
Нужен аспирант или преподаватель, чтобы помочь сделать реферат по информатике, сроки очень сжатые. Отзовитесь, пожалуйста!
Фрагмент выполненной работы:
Введение
Мы привыкли к термину многозадачность, как к концепции одновременного выполнения нескольких программ. Однако это понимание неверно с точки зрения программирования. Во-первых, многозадачности как таковой не существует. Во-вторых, есть концепция процесса и концепция программы, которые не являются тождественными.
Фактически, каждый компьютер является императивной системой т.е. машиной, принцип работы которой основан на последовательном анализе состояния процессора и изменений этого состояния. (работа была выполнена специалистами Автор 24) Количество комбинаций разных состояний в такой системе ограничено. Многозадачность в ЭВМ - это иллюзия, которая очень удобна для понимания пользователя. Многозадачность является абстракцией. То в понимании пользователя, два процесса работают одновременно, а на самом деле они просто используют процессор для выполнения своих команд поочередно. Порядок использования процессора контролирует ядро, которое создает иллюзию многозадачности.
Если компьютер не оснащен несколькими процессорами, операционная система просто распределяет свои вычислительные ресурсы, только по разным программам, чтобы создать впечатление параллельного выполнения.
Такое распределение ресурсов возможно, потому что компьютер не всегда занят работой, например, во время ввода текста, процессор в основном находится в состоянии бездействия.
Например, даже если вы быстро вводите символы на клавиатуре и тратите всего 1/20 секунды на один символ, для процессора это огромное количество времени, т.к. что современные процессоры могут обрабатывать миллионы запросов в секунду.
В современном мире идет процесс информатизации общества. Каждый год специалисты во всем мире бьются над задачей увеличения вычислительной мощности ЭВМ. Именно поэтому тема данной работы крайне актуальна сегодня.
Понятие многозадачности
Многозадачность процессора – это функция, которая позволяет одновременно выполнять несколько задач (процессов) в течение определенного периода времени. Новая задача запускает выполнение и прерывает уже запущенную. Поэтому многие задачи выполняются не последовательно, а попеременно. Следовательно, многозадачность сама по себе не означает, что процессор выполняет много задач одновременно. Каждому процессу назначается небольшое количество времени для выполнения части задачи.
На данный момент есть много разных центральных процессоров. Они отличаются как тактовой частотой, так и количеством ядер процессора. Если процессор имеет только одно ядро, одновременно может выполняться только одна задача. Это означает, что процессор активно работает над этой задачей.
Микроконтроллер также имеет ядро и не имеет операционной системы. Принцип работы прост: одна команда выполняется в определенный момент времени, а затем происходит выполнение следующей задачи. В такой системе невозможно прервать выполнение одной задачи, чтобы запустить другую. Все происходит в строгом порядке и зависит от самой программы. Выполнение всей программы до конца - принцип работы обычного микроконтроллера без операционной системы. Многозадачность отсутствует. Как упоминалось ранее, операционная система является планировщиком для многозадачности. В большинстве микроконтроллеров отсутствует операционная система, поэтому реальная многозадачность довольно сложна, как в случае традиционных процессоров на стационарных компьютерах. Да, вы можете потратить много времени и ресурсов на создание привычной многозадачности. Однако большинству микроконтроллеров не хватает мощности.
Микроконтроллеры, как правило, не предназначены для одновременного выполнения нескольких операций. Можно сказать, что им не нужна многозадачность, в привычном для пользователей понимании.
Типы многозадачности
Существует несколько подходов, которые можно рассматривать как простейшую многозадачность для микроконтроллеров. Это прерывания, невытесняющая и вытесняющая многозадачность.
Большинство микроконтроллеров имеют разные источники прерываний. Прерывания - это сигнал, который сообщает процессору, что необходимо немедленно прекратить выполнение текущей инструкции и выполнить другие операции, которые могут иметь более высокий приоритет. Это могут быть как внешние источники прерываний, так и внутренние. Обычная программа в микроконтроллере выполняется непрерывно в цикле, но, если происходит внешнее прерывание, программа немедленно переходит к обработчику прерываний, выполняет его инструкции и возвращается в основной цикл. С помощью прерываний по таймеру есть возможность настроить прерывание программы один раз каждые n миллисекунд. Это позволяет выполнять несколько задач одновременно с несколькими таймерами, что является своего рода многозадачностью. Однако, важно помнить, что такой вариант подходит для небольших программ, в которых имеется небольшое количество подзадач. В противном случае все это может стать неуправляемым, и основная задача программы не будет выполнена.
Невытесняющая многозадачность. Этот вид многозадачности использовался во времена появления первых операционных систем. При написании программы все задачи должны быть подразделены на подпрограммы, каждая из которых функционирует как конечный автомат. Тогда, так называемая операционная система, будет производить переключения между ними в последовательности. Выполнение подзадачи должно быть очень быстрым и без задержек.
Вытесняющая многозадачность. Этот тип используется в современных операционных системах. Однако, его принцип работы на низком уровне может быть реализован в микроконтроллерах. Его суть очень проста: каждая задача выполняет только одно действие в данный момент времени. Планировщик выполняет переключение с одной задачи на другую, сохраняя все состояния задачи. Для реализации такого рода многозадачности требуется простейший планировщик.
Однако следует также отметить, что микроконтроллеры имеют собственную операционную систему, называемую операционной системой реального времени (RTOS). Она реализует функциональность планировщика и, следовательно, многозадачность. Однако для их внедрения в крупные проекты необходимо подробно изучить их. Функциональные возможности таких систем, как правило, несопоставимы с современными компьютерными операционными системами, но они достаточно велики и не всегда необходимы для работы микроконтроллера.
Таким образом, микроконтроллеры могут реализовать многозадачность. Однако, поскольку микроконтроллеры используются в разных проектах, при выборе процессора, необходимо учитывать то, какую задачу требуется выполнить. В подавляющем большинстве случаев не нужно выполнять сразу много задач. Необходимо обеспечивать лишь малый функционал многозадачности, выраженной в двух-пяти задач одновременноПосмотреть предложения по расчету стоимости
Заказчик
заплатил
заплатил
200 ₽
Заказчик не использовал рассрочку
Гарантия сервиса
Автор24
Автор24
20 дней
Заказчик воспользовался гарантией для внесения правок на основе комментариев преподавателя
12 января 2019
Заказ завершен, заказчик получил финальный файл с работой
5
Поддержка многозадачного режима работы ЭВМ в современных процессорах.docx
2019-09-30 16:36
Последний отзыв студента о бирже Автор24
Общая оценка
5
Положительно
Очень понравился данный автор . Быстро,качественно,работа выполнена на 5. Ещё раз спасибо )
Хочешь такую же работу?
300 ₽
