Analisis del funcionamiento de los Sistemas Informaticos

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Análisis del Funcionamiento de Sistemas Informáticos

ANÁLISIS DEL FUNCIONAMIENTO

DE

SISTEMAS INFORMATICOS

Francisco Sanchis Marco

Catedrático de L y SI

Departamento OEI / UPM


PROGRAMA DE LA ASIGNATURA:

TEMA 1:

Introducción al análisis y evaluación del funcionamiento de Sistemas Informáticos (SI). Análisis y Representación de la carga de un SI.

TEMA 2:

Modelos de carga. Estudio de la carga de nuevas aplicaciones.

TEMA 3:

Monitores y útiles de medida. Detección y análisis de cuellos de botella en los SI.

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PARA REALIZAR EL ANÁLISIS DE CÓMO FUNCIONA UN SISTEMA INFORMÁTICO: SON POSIBLES DOS ENFOQUES QUE SON COMPLEMENTARIOS:

-1.-EL SISTEMA INFORMÁTICO ES CONSIDERADO COMO UN SISTEMA CON COMPONENTES (RECURSOS) QUE ACEPTA ENTRADAS, LAS PROCESA Y PRODUCE SALIDAS. EL PROCESO DE ANÁLISIS EXAMINA LA ADECUACIÓN DE LAS SALIDAS A LO QUE SON LAS ENTRADAS Y EL PROCESO.

-2.-EL SISTEMA INFORMÁTICO ES EL OBJETO DE ANÁLISIS: SE UTILIZAN LOS DATOS DEL FUNCIONAMIENTO DEL S.I. PARA COMPROBAR LA CORRECTA UTILIZACIÓN DEL MISMO, NO LA ADECUACIÓN ENTRE ENTRADAS Y SALIDAS, SI NO EL USO DE LOS RECURSOS: LA MEMORIA CENTRAL Y VIRTUAL, LOS DISCOS, LAS COMUNICACIONES, EL PROCESADOR CENTRAL, ETC,..


- EFECTIVIDAD - FIABILIDAD

- EFICIENCIA - DISPONIBILIDAD

- CONFIDENCIALIDAD - CONFORMIDAD

- PRIVACIDAD - INTEGRIDAD

- SEGURIDAD - …

SISTEMA

INFORMÁTICO

Características de funcionamiento

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INTRODUCCIÓN AL

FUNCIONAMIENTO DE UN S.I.


EVALUAR EL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA INFORMÁTICO IMPLICA ANALIZAR Y CONTROLAR QUÉ

HACE, CÓMO LO HACE, Y CÓMO SE UTILIZAN LOS RECURSOS INFORMÁTICOS EN FUNCIÓN DE LAS

NECESIDADES

FASES O ETAPAS DEL ANÁLISIS:

1.- RECOGER DATOS DE CÓMO FUNCIONA EL S.I. partiendo de los ÚTILES informáticos que los recogen: monitores,FICHEROS DEL SISTEMA, etc..

2.- DEFINIR Y EVALUAR PARAMETROS DE UTILIZACIÓNdel SI en su funcionamiento.

3.- DETERMINAR LAS DESVIACIONES CON RESPECTO A LOS PARAMETROS de ‘FUNCIONAMIENTO CORRECTO’: ENCONTRAR LAS AREAS DEL S.I. A PROFUNDIZAR.

4.- RECOMENDAR SOLUCIONES Y PROPUESTAS DE MEJORA, SI PROCEDE.

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PARA PODER REALIZAR UN ANÁLISIS DE ESTE TIPO ES PRECISO, antes que nada, SABER CÓMO SE EJECUTAN LOS PROGRAMAS EN UN S.I. para lo cual se necesita saber:

- QUE ES UN S.I.

- QUE SE ENTIENDE POR ARQUITECTURA Y CONFIGURACIÓN DE UN S.I.

- DEFINIR UNA ARQUITECTURA DE REFERENCIA, base para el estudio y análisis.

- CONOCER LAS INTERACCIONES FISICAS, LÓGICAS Y FUNCIONALES entre componentes del S.I.


SISTEMA INFORMÁTICO: es el conjunto de RECURSOS FÍSICOS Y

LÓGICOS QUE CONTRIBUYEN A LA EJECUCIÓN DE PROCESOS (programas)

Analizar el funcionamiento del Sistema Informático tiene como objetivo:

- analizar CÓMO SE EJECUTAN LOS PROGRAMAS (se da por supuesto que las salidas obtenidas y los procesos que realiza los realiza correctamente) EN FORMA DE SECUENCIA Y ENCADENAMIENTO DE OPERACIONES Y FUNCIONES.

- analizar CÓMO SE UTILIZAN LOS RECURSOS del S.I.

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CÓMO SE EJECUTAN LOS PROGRAMAS: hace referencia a las condiciones (u organización) asociadas a la ejecución de los mismos.

ARQUITECTURA y CONFIGURACIÓN

- Organización

- Relaciones

- Estructura

- Modo de funcionamiento

- Conjunto de recursos

- Articulación entre ellos

SISTEMA INFORMÁTICO


A OBJETOS DE ESTE CURSO SUPONDREMOS QUE NUESTRO S.I. DE REFERENCIA ESTA COMPUESTO DE TRES SUBSISTEMAS:

- SUBSISTEMA CENTRAL

- SUBSISTEMA DE ENTRADAS-SALIDAS, y

- SUBSISTEMA DE COMUNICACIONES

E iremos introduciendo los conceptos fundamentales de funcionamiento y de articulación entre los mismos para poder, ya en este mismo Tema, comenzar el análisis de S.I. (comenzando por casos sencillos y complicándolos poco a poco)

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PROC. DE E-S

PROC. DE PERIFERIA PROC. DE COMMS.

SUBSISTEMA CENTRAL

SUBSISTEMA DE E - S

SUBSISTEMA DE COMMS.

U de C

Mmaq

Ante Memoria

MEMORIA

ARQUITECTURA DE REFERENCIA


COMPONENTES BÁSICOS DEL SUBSISTEMA CENTRAL

UNIDADES MAYORES: directamente unidas al Bus

Memoria Central

Procesador Central

Procesador de E/S

UNIDADES ‘COMUNES’

Bus

Reloj

Procesador de Servicio: Inicialización, Test y Mtto.

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BUS

MEMORIA CENTRAL

(unidades de memoria

PROC. DE E / S

PROC. DE E / S

ANTEMEMORIA

PROCESADOR CENTRAL

ESTRUCTURA BÁSICA DEL SUBSISTEMA CENTRAL


PROCESADOR CENTRAL:

- Responsable del proceso de datos, ejecución de instrucciones y de realizar las funciones básicas del sistema

- FUNCIONES: Gestión de procesos, de acontecimientos, de interrupciones y faltas, encaminamiento de programas canal, ..

- COMPOSICIÓN: Tres unidades menores:

- Antememoria

- Memoria de control

- Minimáquinas o unidades básicas de proceso

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A y L

DeI

ACF

BUSBUS P

DIR M

Ante Memoria

Memoria Control

Proc. De Servicio

ESTRUCTURA BÁSICA DEL PROCESADOR CENTRAL

Minimáquinas

Bus del Subsistema Central

Bus interno del Procesador Central


MEMORIA CENTRAL:

Dos unidades menores:

- UNIDAD DE CONTROL DE LA MC: interfaz con el ‘bus’ y control de las operaciones sobre la MC

- Secuenciamiento accesos a la MC

- Reconfiguración de la MC

- Detección y corrección de errores

- ..

- MEMORIA CENTRAL propiamente dicha

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B U S :

- dispositivo sobre el que se producen intercambios de información,garantizando su coherencia

- la lógica asociada a los intercambios vía bus se encuentra distribuida entre los componentes a él conectados

- el bus en realidad no es más que un conjunto de conexiones


PROCESADOR DE SERVICIO

FUNCIONES : Inicialización del sistema

Test y mantenimiento

Gestión de errores

ESTRUCTURA : Registro de desplazamiento conectado por un lado

al procesador y por otro a los registros, pudiendo :

- analizar el contenido de un registro

- inicializar un registro

- enviar valores a un registro

DESCONEXION del BUS de una unidad mayor, o alguna menor de la mayor

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PROCESADOR CENTRAL

PROCESADOR DE E/S

PROCESADOR PERIFERIA

PROCESADOR PERIFERIA

Dispositivos periféricos


Memoria viva

Memoria control

Proc. De E/S

Memoria viva

Memoria control

Proc. De Perif.

BUS

Interfaz Memoria

Dispositivos Periféricos

Procesadores de E/S y Procesadores de Periféricos

SUBSISTEMA CENTRAL

SUBSISTEMA de E / S

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Memoria de Control

Memoria de L / E

Adaptadores 1 2 3 N

Dispositivos Periféricos

PROCESADOR DE PERIFÉRICOS


PROCESADOR CENTRAL

PROCESADOR de E/S

encaminamiento

PROCESADORES ESPECIALIZADOS

Disposit. Periféricos

Líneas. Comunicacs

Orden

Comando/Selección

Activación

Activación

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PROC. DE E-S


SUBSISTEMA CENTRAL

SUBSISTEMA DE E - S


U de C

UAL

Ante Memoria

MEMORIA



SUBSISTEMA CENTRAL

SUBSISTEMA DE E-S

SUBSISTEMA DE COMUNICACIONES

- Proc. Central

- MC y Virtual

- Bus

- Ante-memoria

- Mini-máquinas

- Proc. de E / S...

- Procesadores especializados

- Unidades de control

- Canales

- Dispositivos perif.

- ...

- Procesador de comunicaciones

- Módem, Líneas

- Puestos de trabajo

- ...

R E C U R S O S F I S I C O S

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EJECUCIÓN DE INSTRUCCIONES

EN UN S.I. EN LA

ARQUITECTURA DE REFERENCIA


I. de P R O C E S O P R O C E S Od e E - S

P R O C E S OCOMUNICACS.

Subsistema Central

Subsistema Central

Procesador de E-S

Procesador de periferia

Dispositivo periférico

Subsistema Central

Procesador de E-S

Procesador de comunicaciones

Modem

Línea

Puesto de trabajo

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EJECUCION de OP. de E-S y de COMUNICACIONES:

Cuando al ejecutar una instrucción el Subsistema Central encuentra que esta supone una operación de lectura/escritura en la base de datos o el envío/recepción de un mensaje, la secuencia de operaciones es:

1.-Procesador Central ACTIVA Procesador de E-S

2.-Procesador de E-S ACTIVA PROCESADOR ESPECIALIZADO, y LIBERA EL SUBSISTEMA CENTRAL que pasa a atender a otro programa

3.-Procesador especializado se encarga de que se realice la operación solicitada: L/E en base de datos, o envío/recepción mensaje de comunicaciones

4.-Cuando termina la L/E o el envío/recepción el procesador especializado AVISA AL PROCESADOR DE E-S generando para ello una INTERRUPCIÓN

5.- El Subsistema Central esta en condiciones de atender al programa que solicitó la L/E ó el envío/recepción del mensaje.

1-2-5 : ACTIVO SUBSISTEMA CENTRAL, 3-4 : INACTIVO

3-4 : ACTIVOS SUBSISTEMAS ESPECIALIZADOS, 1-2-5 : INACTIVOS


SOLAPAMIENTO:

Mientras un Subsistema atiende a un programa otro Subsistema atiende a otro

Sub.Central

Sub.de E-S : Canal 1

Prog. 1 Prog. 1

Prog. 1

Prog. 2

Prog. 2Sub.de E-S : Canal 2

Solapamiento

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SOLAPAMIENTO:

Mientras un Subsistema atiende a un programa otro Subsistema atiende a otro Por cada fin de E/S se genera una interrupción.

Sub.Central


Prog. 1 INT. Prog. 1

Prog. 1

Prog. 2


Solapamiento

INT


Sub.Central


Prog. 1 Prog. 1

Prog. 1

Prog. 2


Solapamiento

D I D I D

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EJECUCIÓN DE UN PROGRAMA:

EN MONOPROGRAMACIÓN: Es el único programa en el sistema.

EN MULTIPROGRAMACIÓN: Hay varios (o muchos) programas en el sistema, y compiten entre sí por los recursos (CPU, memoria, discos, etc.,..), que se asignan a uno u otro programa según criterios de prioridad que define el usuario (o administrador del sistema) o, en su defecto, los asigna el sistema operativo.

En este último caso la asignación de la CPU se hace por intervalos pequeños de tiempo (quantum) permitiendo así que todos los programas tengan la misma sin esperas excesivas. El módulo del sistema operativo que realiza esta asignación es el dispatcher.


ALGUNAS DEFINICIONES:

CARGA: Conjunto de instrucciones, datos, comandos y programas que se ejecutan en el sistema informático y que suponen consumo de recursos del mismo.

TIEMPO DE PROCESO: Tp. Es el tiempo que tarda en ejecutarse un programa cuando no hay esperas por recursos: Suma de los tiempos de CPU y de E/S

TIEMPO DE PRESENCIA: TP. Es el tiempo transcurrido desde que un programa es sometido al sistema para su ejecución hasta que termina la ejecución del mismo.

TIEMPO DE PRESENCIA PONDERADO: TPW. Es un cociente o ratio entre el tiempo que tarda un programa en multiprogramación divido por el tiempo que tarda en monoprogramación. Es siempre mayor o igual a 1.

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EJERCICIO:

Dados tres programas A, B y C que tienen las características siguientes:

PROGRAMA TIEMPO PROCESO LLEGADA AL SI

A 30 u. de t. Instante 0

B 55 5

C 5 10

1.-El SI ejecuta los programas asignando los recursos en modo FIFO (primero en solicitar el recurso primero en recibirlo)

2.- Primero el más corto

3.- En multiprogramación con quantum infinitesimal.


EJERCICIO:Dados tres programas A, B y C que tienen las características siguientes:

PROGRAMA TIEMPO PROCESOA 15 u. de t.B 3C 8

Es un sistema multiprogramado con quantum de 4 u. de t.

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UTILIZACIÓN DE LOS RECURSOS DE UN S.I.:

-POR PARTE DEL S.I. (del S.O.)

-POR PARTE DEL USUARIO



SUBSISTEMA CENTRAL

SUBSISTEMA DE E-S


- Proc. Central

- MC y Virtual

- Bus

- Ante-memoria

- Mini-máquinas

- Proc. de E / S...



- Canales


- ...


- Módem, Líneas


- ...


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PROC. DE E-S

PROCESADORCENTRAL


SUBSISTEMA CENTRAL

SUBSISTEMA DE E - S



EL SUBSISTEMA CENTRAL (o sea la CPU) realiza dos tipos de instrucciones:

- Las propias del PROGRAMA DEL USUARIO

- Las propias del SISTEMA OPERATIVO, que no las escribe el usuario, pero que son precisas para que se puedan ejecutar los programas. Al conjunto de estas se las denomina SOBRECARGA (u OVERHEAD)

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EJERCICIO:

Los tres programas tienen una secuencia de operaciones que es la siguiente:

A: 5 u. de t. CPU B: 6 u. de t. CPU C: 8 u. de t. CPU

20 CANAL 25 CANAL 25 CANAL

4 CPU 4 CPU 2 CPU

30 CANAL 20 CANAL

2 CPU 4 CPU

Todos los procesos llegan al SI en t = 0, pero supondremos A > B > C (llegan al mismo tiempo, pero A un infinitésimo de tiempo antes, luego B y luego C), y la prioridad es FIFO.

1.- El sistema es multiprogramado sin sobrecarga del sistema operativo, con Q: 5 u. de t.

2.- Repetir el apartado anterior pero habiendo una sobrecarga debida al Dispatcher tal que D: 1 u. de t.


EJERCICIO:

Tres programas A, B y C tienen una secuencia de ejecución es la siguiente:

A B C

5 u. de t. CPU 5 u. de t. CPU 5 u. de t. CPU


10 CPU 8 CPU 2 CPU

25 CANAL 20 CANAL

5 CPU 5 CPU

Todos los procesos llegan al SI en t = 0, pero supondremos que la llegada es: A > B > C (llegan al mismo tiempo, pero A un infinitésimo de tiempo antes, luego B y luego C), y la prioridad es FIFO.

1.-El sistema es multiprogramado con Q: 5 u. de t. y la sobrecarga del sistema operativo es I = D = 1 u. de t. (I: interrupciones, D: dispatcher)

2.- Repetir en el caso de que el canal sea el doble de rápido.

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SISTEMA OPERATIVO: Software básico

Conjunto de algoritmos o programas que operan sobre estructuras de datos para:

- organizar y controlar el acceso y utilización de los recursos del S.I. permitiendo la ejecución de programas.

- facilitar la operatoria del SI

- facilitar la puesta a punto de programas.


Software básico:

- máquina virtual

- explotación en sala

- sistemas batch

- sistemas multiacceso

- tiempo real

- control de procesos

- sistemas de consulta de ficheros y b. de d.

- sistemas transaccionales

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Funciones del sistema operativo:

- Reducir y dominar la complejidad del S.I:

- Facilitar la operatoria de los S.I.

- Garantizar inversiones en material

MATERIAL SISTEMA OPERATIVOPROGRAMAS

DE APLICACIÓN

Cambiar con facilidad No tener que

cambiar


FUNCIONES BÁSICAS DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS:

- Gestión de procesos: multiprogramación, asignación dde CPU,..

- Gestión de la MC

- Gestión de memorias secundarias

- Ejecución de comandos de E / S

- Gestión de la seguridad

- Control de la utilización de los recursos del SI

- Disponibilidad de programas de utilidad

- Lenguajes de control: JCL

- ..

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Funciones COMPLEMENTARIAS de los sistemas operativos:

- Seguridad

- Fiabilidad

- Compatibilidad

- Portabilidad

- Interoperabilidad

- ….


APLICACIÓN A APLICACIÓN A’

APLICACIÓN A APLICACIÓN A

SO UNO SO OTRO

UNIX A UNIX B

HW 1 HW 2

HW 1 HW 2

Migración

Porting

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CAPA 3

CAPA 2

CAPA 1

HARDWARE

P1-3 P2-3

P1-2 P2-2

P1-1 P2-1


Programa CAPA 3 PRINT ‘TOTAL =‘, SUMA

Programa CAPA 2 Rutina CONVERTIR (valor numérico a carácter)

Programa CAPA 1 Rutina ESCRIBIR (cadena caracteres a pantalla)

ESCRIBIR (CADENA _1, PANTALLA)

CONVERTIR (SUMA, CADENA_2)

ESCRIBIR (CADENA_2, PANTALLA)

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RUTINA ESCRIBIR (simplificada):

PARA cada carácter de la cadena

HACER leer el carácter en memoria

escribir el carácter en la interfaz

dar orden de envío

esperar interrupción

FIN


PANTALLA

TECLADOMATERIAL

SIST.OPERATIVO

PROG.USUARIO

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ALGUNAS DEFINICIONES:

- Sistema Operativo

- Instrucción, programa, proceso, llamada al sistema, procesador

- Simultaneidad y paralelismo

- Recurso, estados de un proceso. Administrador de recursos

- Job

- Concurrencia


ESTADOS DE UN PROCESO:

TRANSICIÓN DE ESTADOS

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RECURSOS:

- Locales a un proceso

- Comunes: Con N puntos de acceso

Recurso critico: N = 1

PROCESOS INDEPENDIENTES: Solo utilizan recursos locales

PROCESOS PARALELOS con relación a un recurso: cuando lo usan simultáneamente.

PROCESOS EN EXCLUSION MUTUA: Si se trata de un recurso CRITICO.


ESTADOS DE UN PROCESO

ejecución

preparado espera

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ESTADOS DE UN PROCESO

ejecución

preparado espera

suspendido


ADMINISTRADOR DE RECURSOS:

- Controlar los recursos del SI para que los diferentes procesos que los demandan los puedan utilizar:

- Conocer las disponibilidades de cada recurso

- Decidir, si se presenta el caso, qué proceso coge el recurso y en qué cantidad y durante cuanto tiempo

- Recuperar los recursos liberados por los procesos, bien sea por fin de tiempo, por fin de proceso o por otra causa.

TABLA DE RECURSOS DEL SISTEMA: Estructura de datos asociada

ALGORITMOS) DE ASIGNACIÓN

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EFICIENCIA DE LA ASIGNACIÓN: Algoritmo del BANQUERO

2

4(4)

2(1)

2(7)

TABLA de RECURSOS

A

B

C

Situación Inicial

1

4(4)

3(0)

2(7)

1 a B, fin de B

0

8(0)

2(7)

A

C

4 a A, fin de A

1

9(0)C

Significado: El proceso C tiene asignadas dos unid. del recurso y precisa otras 7 adicionales para completar el proceso.


EFICIENCIA DE LA ASIGNACIÓN: Algoritmo del BANQUERO

2

4(4)

2(1)

2(7)

TABLA DE RECURSOS

A

B

C

Situación Inicial

0

4(4)

3(0)

3(6)

1 a B, fin de B

3

4(4)

3(6)

A

C

1 a C

SITUACION DE

BLOQUEO

30


A

B1 B2 B3

C1 C2 C3

A

B

C

A1 A2

B1 B2

(a) proceso: secuencia de acciones

(b) tres procesos concurrentes

(c) dos procesos solapados e intercalados en parte


L1

C1

R1

L2

C2

R2

L1 : lectura datos proceso 1

C1 : cálculos proceso 1

R1 : resultados proceso 1

L1 precede a C1

C1 precede a R1

...

31


L1

C1

R1

L2

C2

R2

L3

L4

L5

C3

R3C4

L1 precede a C1 y L2

C1 precede a R1 y C2

...


L1

C1

R1

L2

C2

R2

L3

L4

L5

C3

R3C4

JOBS L, C y R

32


L1

C1

R1

L2

C2

R2

L3

L4

L5

C3

R3C4

JOB 1 : L1, C1, R1

JOB 2 : L2, C2, R2...


HW

SIST.OPERATIVO

MAQ. EXTENDIDA

Proceso 1

Proceso 2Proceso 3

HW

SIST.OPERATIVO(Núcleo)

SIST.OPERATIVO(Func. Extendidas)

Proceso 1

Proceso 2

Proc. A del SO

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CAPA 3

CAPA 2

CAPA 1

HARDWARE

P1-3 P2-3

P1-2 P2-2

P1-1 P2-1


EJERCICIO: Tres programas A, B y C tienen una secuencia de operaciones que es la siguiente:

A B C

4 u. de t. CPU 8 u. de t. CPU 2 u. de t. CPU


6 CPU 2 CPU 6 CPU

26 CANAL 30 CANAL

2 CPU 4 CPU

Todos los procesos llegan al SI en t = 0, pero supondremos que la llegada es: A > B > C, y las prioridades FIFO.

El sistema es multiprogramado con Quantum 5 u. de t. y la sobrecarga del sistema operativo es I = D = 1 u. de t.

1.- Cronograma, Tp, TP, TPw, tasas utilización recursos, solapamiento, sobrecarga, y análisis del funcionamiento sistema informático.

2.- Repetir aptdo. 1 cambiando CPU o canal (justificándolo) por otro doble potente.

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PRESTACIONES de un SI:

- Índices de rendimiento

- Índices o ratios Prestaciones /Coste

- Evaluación:

- Medida

- Cálculo

- Estimación estadística

- Etapa del ciclo de vida del SI:

- Diseño

- Decisión

- Instalación

- Evaluación: Fases:

- Diagnóstico

- Terapia


Configuración Carga del SI Objetivos de la evaluación

Índices y parámetros a

estudiar

Medida del SI

Análisis de datos e

interpretación

¿Bien?

Verificaciones Periódicas

Si

No Modificar modelo/config.

del SI

FASE DE DIAGNOSIS

FASE DE TERAPIA

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-Concepto de Arquitectura en un SI

-Estructura

-Organización

-Realización

-Funcionamiento

-Compatibilidad = Mismo ‘Instruction Set’

-Gama o Familia

-Algunas arquitecturas:

-Bus único

-Multiprocesador

-Paralela y masivamente paralela: SISD; SIMD; MISD y MIMD

-Pipeline

-Tolerante a fallos

-…..


Sistemas de Referencia:

- Monoprogramación batch

- Multiprogramación batch

- Multiprogramación interactiva

- Sistemas acoplados y dobles

- Sistemas en red: distribuidos y descentralizados

SI de Referencia:

- Subsistema Central

- Subsistema de E/S

- Subsistema de comunicaciones.

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RED

RED LOCAL

SI ACOPLADO

SI DESCENTRALIZADO

SI CONVENCIONAL

S.I. EN RED


PARAMETROS DE FUNCIONAMIENTO

(Rendimiento) DE UN S.I.

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PROC. DE E-S


SUBSISTEMA CENTRAL

SUBSISTEMA DE E - S


U de C

UAL

Ante Memoria

MEMORIA



SUBSISTEMA CENTRAL

SUBSISTEMA DE E-S


- Proc. Central

- MC y Virtual

- Bus

- Ante-memoria

- Mini-máquinas

- Proc. de E / S...



- Canales


- ...


- Módem, Líneas


- ...


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Índices de rendimiento de SI : Según componentes del S.I.: físicas y lógicas

Según tipos de Usuarios

Diseñadores del SI

Administrador del SI

Usuarios finales

Evaluación del rendimiento: Características físicas del SI

Condiciones operativas y de Explotación


Índices de Rendimiento:

- Internos: Nivel de uso de cada componente o recurso : no tienen visibilidad directa, si no derivada

- Utilización CPU

- Nivel multiprogramación

- Solapamiento de actividades

- Utilización de Canales

- Externos: Relacionados con el Rendimiento: se pueden apreciar directamente

- Tiempo de Presencia de un Programa

- Tiempo de respuesta de un Comando

- Productividad del S.I.

- ….

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-Índices (I):

-Carga

-Tiempo de presencia

-Tiempo de presencia medio

-Tiempo de respuesta

-Productividad

-Capacidad de un recurso

-Disponibilidad: MTBF y MTTR

-Tasa de utilización de CPU

-Tasa de utilización canal

-Solapamiento

-Sobrecarga (Overhead)


Tasa de utilización de un recurso

Capacidad teórica

Capacidad práctica

CARGA

Saturación

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-Índices (II):

-Factor de multiprogramación

-Tiempo de presencia ponderado

-Tiempo de respuesta

-Comandos ligeros

-Comandos pesados


OP.MAN L

CPU

I/O CPUI/O CPU……I/O CPU SAL.

. . .

INICIO PROCESO FIN

PROCESO

Tp : TIEMPO DE PROCESO

ENTORNO MONOPROGRAMACIÓN

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L

ADM.REC.

CPU

ECPUI/O E

CPUCPUI/O E

CPUI/O E

CPUI/O E

CPUI/O E

COLASALIDA

SAL.

envío: Rcom.ejec.

fin ejec.

P

. . .

T. DE PRESENCIA EXTERNO

T. DE PRESENCIA : P - R

T. DE RESPUESTA

T. DE REACCIÓN

ENTORNO MULTIPROGRAMACIÓN


tiempos de espera debidos a

REC 1 REC 2 ...... REC n(CPU) (CH1) ..... .....

Proceso 1

“ 2

“ 3

.....

tw tw tw 1,1 1,2 1,n

tw

tw

2,1

3,1

.. ..

.. ..

tiempo deespera dePROCESO

tiempo deespera deRECURSO

Twait1,.

Twait

Twait

TwaitTwaitTwait

2,.

3,.

.,1 .,2 .,3 T wait

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ENTRADACOMANDO

EJECUC.COMANDO

SALIDARESPTA.

COMIENZARESPUESTA

TERMINARESPUESTA

ENTRADACOMANDO

TIEMPO DE REFLEXIÓN

TPO.DE

RESPTA.

EJECUC.COMANDO

parte sistema parte usuario

Tiempo de una interacción o intercambio

PROCESOCOMANDOCOMPLETO


TIEMPO DE PRESENCIA TP = P - R

TIEMPO DE PROCESO : Tp: Lo que tarda en ejecutarse un programa cuando es el único presente en el SI

TIEMPO DE PRESENCIA MEDIO TP m =

TIEMPO DE PRESENCIA PONDERADO TPw = TP

Tp

TIEMPO DE PRESENCIA PONDERADO MEDIO TPwm =

ΣΣΣΣ

ΣΣΣΣ

TPi

n

TPwi

n

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Tiempo de Respuesta

Hora del día

8h 12h 17h

Valores máximos

Valores mínimos


TIEMPO DE PRESENCIA: TP = P – R

EN MONOPROGRAMACIÓN:

SUMA para todos los programas de la CARGA de

los tiempos de CPU y de TODOS LOS CANALES

Tmonoprogr = ΣΣΣΣ t i cpu + t i chjΣΣΣΣi j

Tiempo de CPU del programa i

Tiempo de servicio del canal j para el programa i

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TIEMPO DE PRESENCIA EN MULTIPROGRAMACION (I):

COMPARAR: ΣΣΣΣ t i cpu con el max ΣΣΣΣ t i chji j i

CASO 1 : ΣΣΣΣ t i cpu > max ΣΣΣΣi j i

t i chj

CPU

CH 1

CH 2

CH 3


TIEMPO DE PRESENCIA EN MULTIPROGRAMACION (II):

COMPARAR: ΣΣΣΣ t i cpu con el max ΣΣΣΣ t i chji j i

CASO 2 : ΣΣΣΣ t i cpu < max ΣΣΣΣi j i

t i chj

CPU

CH 1

CH 2

CH 3

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EJERCICIO:

Un S.I. presenta los siguientes índices de rendimiento en la ejecución de una determinada carga:

Tasa de utilización CPU: 85%Sobrecarga 5 %Tasa de utilización canal: 30 %Solapamiento 15 %

La carga total se ha ejecutado en 250 unidades de tiempo.Se instala un canal con doble velocidad que el existente. Establecer los nuevos valores de dichos índices de rendimiento en las dos situaciones extremas.


CPU: 85 % X 250 = 212.5 u. de t.

CH 30 % X 250 = 75 u. de t.

CPU.CH: 15 % X 250 = 37.5 u. de t.

OV 5 % x 250 = 12. 5 u. de t.

VALORES ABSOLUTOS DE LOS INDICES

CANAL DOBLE DE RAPIDO

CASOS EXTREMOS:

Caso (a) : SOLAPAMIENTO NULO Tej = T cpu + T e/s = 212.5 + 37.5 = 250 u. de t.

Caso (b) : SOLAPAMIENTO COMPLETO: Tej = max (T cpu, Te/s) = max(212.5, 37.5) = 212.5 u. de t.

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PRODUCTIVIDAD: Se refiere siempre a una carga

DEFINICIÓN: X = Np

Ttot

Np : Número de programas ejecutados

Ttot: Tiempo de presencia de la carga

EN MONOPROGRAMACION:

Np

TiΣΣΣΣ

X =

iΣΣΣΣ t i cpu + t i chjΣΣΣΣi j

EN MULTIPROGRAMACION:

CASO 1 : ΣΣΣΣ t i cpu > max ΣΣΣΣi j i

t i chjΣΣΣΣ t i cpu cuando i

CASO 2 : ΣΣΣΣ t i cpu < max ΣΣΣΣi j i

t i chjmax ΣΣΣΣj i

t i chj


FACTOR DE PRODUCTIVIDAD MULTI: F: Se refiere a una carga

F = T monoprogramación

T multiprogramación

HIPOTESIS : t I/O >>> t CPU

F =

ΣΣΣΣ t i cpu + t i chjΣΣΣΣi j

max ΣΣΣΣj i

t i chj

Si además los tiempos de servicios de todos los canales para cada proceso son iguales:

F = C * (Np * t)

(Np * t)= C

No confundir F con TPw (que se refiere a un programa), y es el

inverso de F (relativo a una carga)

47


SENSIBILIDAD : La sensibilidad de la productividad a la variación de un factor o recurso es igual al ratio entre la variación de la productividad y la del factor.

Dos sistemas informáticos : A y B

Dos cargas : W1 y W2

XB(W2)

XA(W2)

XB(W1)

XA(W1)

XB(W2)

XB(W2)

XA(W2)

XA(W1)


LEY DE AMDAHL: La mejora obtenida en el rendimiento de un SI al utilizar algún módulo o componente de ejecución más rápido esta limitada por la fracción de tiempo que se puede utilizar ese módulo o componente.

ACELERACION RDTO =

Rdto. con uso de la mejora

Rdto. sin uso de la mejora

Tiempo ejecuc. sin mejora

=Tiempo ejecuc. con mejora

= 1

(1 – Fracción mejorada) +Fracción mejorada

Aceleración mejora

48


LEY DE AMDAHL:

Fracción no mejorable: 1 - f Fracción mejorable: f

TIEMPO DE EJECUCION CON MEJORA

Fracción no mejorable = 1 – f (igual antes mejora)

Fracción mejorable =

1

Aceleración mejora

ACELERACION EFECTIVA = 1

( 1 - f ) + f / acelerac. mejora


EJERCICIO :

¿Cuál es la aceleración global al incorporar una CPU doble de potente a un SI, pero utilizable sólo el 50 % del tiempo?

Fracción mejorada: 50 %

Aceleración mejora: 2

Aceleración global 1 / ((1 – 0.5) + 0.5 / 2 ) = 1 / 0.75 = 1.33

49


EJERCICIO :

Se quiere mejorar la potencia de la CPU de un SI en un factor de 5 (sin afectar al rendimiento de las E / S) por un coste 5 veces superior.

Esta CPU se utiliza sólo el 50 % del tiempo y el otro 50 % esta esperando por E/S.

Si el coste de la CPUJ supone 1/3 del coste total del SI ¿Es interesante o no la mejora?

Aceleración: 1 / ((1 – 0.5) + 0.5 / 5 ) = 1 / 0.6 = 1.67

El nuevo SI costaría: 2/3 * C + 1/3 * 5*C = 2.33 C

Coste E/S Coste nueva CPU


CONTROLES ASOCIADOS AL USO

DE LOS RECURSOS DEL S.I.

50


CONTROLES de FUNCIONAMIENTO:

- Para describir cómo se utilizan los recursos de un Sistema Informático (SI) hay que DEFINIR UNA SERIE DE PARAMETROS DE FUNCIONAMIENTO.

- Para cada uno de los recursos del Sistema Informático existen un abanico de VALORES descriptivos de su funcionamiento que caen dentro de lo ACEPTABLE.

EJEMPLOS:

- Tasa de utilización de los recursos

- Tiempo de servicio de un dispositivo

- Tiempo de respuesta de una transacción

- Nivel de solapamiento entre subsistemas

- ....


SESIÓN DE TRABAJO O DE MEDIDA:

Tiempo durante el cual se tienen datos del funcionamiento del Sistema Informático.

Durante una SESIÓN DE TRABAJO o de MEDIDA aceptaremos como hipótesis que siempre hay por lo menos un recurso activo (funcionando)

51


EJEMPLO:

Tasa CPU = 53 %

Tasa CANAL : 67 %CPU

CANAL

EJEMPLO:

Tasa CPU = 53 %

Tasa CANAL : 67 %CPU

CANAL

Funcionamiento SOLAPADO:

El S. Central trabaja para un programa y el de E-S para otro/s

Sistema Informático INACTIVO

Sesión de medida : 100 %


TASA DE UTILIZACIÓN DE UN RECURSO: Es el cociente entre el tiempo que ha estado activo (funcionando) dicho recurso y la duración de la sesión de trabajo.

EJEMPLOS :

- Tasa de utilización de la CPU

- Tasa de utilización de la CPU por parte de los programas del usuario

- Id. Por parte de los programas del Sistema Operativo: Sobrecarga u Overhead

- Tasa de utilización de un canal (a nuestros efectos consideraremos un canal funcionando cuando lo ha estado el Subsistema de E-S afecto a dicho/dichos dispositivos)

52


TASA DE ACTIVIDAD CPU:

Modo USUARIO

Modo SISTEMA (Kernel, Maestro, Supervisor, Sistema Operativo, etc..)

SOBRECARGA u OVERHEAD: Este valor no debiera superar el

10-12 % en el caso más desfavorable


EJEMPLO:

Tasa CPU : 53 %

Sobrecarga : 30 %, por lo que USUARIO : 23 %

El Subsistema Central esta activo el 53 % del tiempo, pero el 30 % lo es para funciones propias del Sistema Operativo:

- Interrupciones y Faltas

- Dispatcher y Planificador

- Gestión de la Memoria Virtual

- Etc...

Que constituye la dedicación primordial del Sistema Informático, siendo como es que deben ser LOS PROGRAMAS USUARIO. Es por tanto un caso de FUNCIONAMIENTO ANÓMALO que pone de relieve algún PROBLEMA:

Falta de memoria central,

Alto nivel de multiprogramación, etc,..

53


CONTROL ASOCIADO AL USO DE LA MEMORIA CENTRAL:

- % de utilización de la MC

- Nivel medio de multiprogramación (ratio MC / Nivel)

- Memoria libre y actividad de la M. Virtual

- Capacidad remanente (no utilizada de la MC)

- Aumento / Disminución del nivel de uso de la MC


EJEMPLO:

Tamaño de la MC : 1.500 Unidades de MC

Nivel medio de utilización: 80 %

Nivel medio de multiprogramación: 40

Actividad de la Memoria Virtual: 10 Faltas de página-segmento / seg.

- Memoria utilizada : 0,8 * 1500 = 1200 U de MC

- Memoria utilizada / programa = 1200 / 40 = 300 U de MC / nivel multiprogramación

- 10 Faltas p-s / seg. Si cada Falta implica (p.ej..) 1.3 E/S = 13 E/S / seg debido a la memoria virtual. Si cada E/S supone 30 mseg. de actividad del canal da un total de 390 Mseg / seg de actividad del canal asociado a la M.Virtual: Valor alto Aumentar la MC asociada a cada programa, ó reducir nivel multiprogramación

54


CONTROLES ASOCIADOS A LA MEMORIA VIRTUAL:

La actividad Memoria Virtual se deriva de un elevado uso de la MC asociado a un nivel de multiprogramación alto, que genera un flujo de segmentos de la MC a los dispositivos discos y viceversa

La actividad MV genera dos tipos de disfunciones:

- Uso de Subsistema Central : CPU para la gestión de las Faltas de páginas/segmentos

- Uso del Subsistema de E-S para el trasiego de los segmentos desde la Memoria Virtual (que es un fichero en disco) a la Memoria Central y/o de la MV a la MC

- AUMENTO DE LA SOBRECARGA

- AUMENTO DE LA ACTIVIDAD DEL CANAL


Para ANALIZAR LA ACTIVIDAD MEMORIA VIRTUAL se precisan un conjunto de informaciones y datos :

- Mseg. de CPU por cada Falta de Página ó Segmento

- Número medio de operaciones de E/S que se generan por cada Falta de P ó S.

- Número total de Faltas de P ó S que se han producido en la sesión de medida, ó bien la frecuencia de dichas Faltas

Estos valores hay que ASOCIARLOS a:

- Nivel de multiprogramación

- Tamaño y utilización de la MC

- Utilización de la CPU

55


En una transparencia anterior se ha estudiado el caso de REPERCUSION DE LA ACTIVIDAD DE LA M. VIRTUAL ASOCIADO AL USO DEL SUBSISTEMA DE E-S., veamos ahora CÓMO AFECTA AL SUBSISTEMA CENTRAL:

Supongamos que cada Falta de P-S implica 1 mseg. de uso de la CPU:

En el mismo caso anterior se tendría:

- 10 F de P-S / seg implicaría 10 mseg. de CPU (Sobrecarga) cada segundo de la sesión de medida.

- Si la sesión ha sido de 4 horas sería: 4 * 3600 = 14400 seg.

En los que habría habido una sobrecarga por M.Virtual de

144 seg. en total (144.000 mseg de CPU dedicados a MV)

- Como la S de M es de 14400 seg. Y ha habido por MV una sobrecarga de 144 seg. Esta habría sido de:

144 / 14400 = 1 %


CONTROLES ASOCIADOS AL SUBSISTEMA DE E-S:

Para analizar el funcionamiento del Subsistema de E-S son precisos una serie de datos e informaciones:

- Número total de E-S realizadas durante la sesión de trabajo

- Si posible su reparto entre E-S usuario y E-S sistema operativo, básicamente actividad de la Memoria Virtual.

- Tiempo de servicio de los dispositivos . Por simplificación nos limitaremos a los discos, refundiendo en el análisis tan solo alprocesador y al dispositivo, y denominando al conjunto CANAL.

- TASA DE ACTIVIDAD DEL CANAL

- DISTRIBUCIÓN EN USUARIO Y SOBRECARGA DE CANAL

56


EJERCICIO:La ejecución de una determinada carga en un dia de trabajo estándar da los siguientes resultados:

Duración de la sesión de trabajo: 7500 segundos

CPU Activa 4800 seg.

SOBRECARGA 360 seg.

Nivel medio de multiprogramación 25

Tamaño de la MC 16500 U de M

Tasa media de utilización MC 92 %

Memoria Virtual: Segmentada

Faltas de segmento 24000

Cada F de S provoca 1.2 operaciones de E/S como promedio y consume 5 mseg. de CPU

Número total de E/S 200000

De ellas 187.500 lo han sido sobre disco

Una operación E/S disco 20 mseg.

SE PIDE:

Analizar el funcionamiento del SI sugiriendo mejoras en aquellos aspectos que lo requieran


• EJERCICIO

• Los datos relativos al funcionamiento de un SI durante un día estándar nos dan los siguientes resultados:

• Hora de inicio: 08 h 30 m

• Hora de finalización: 15 h 30 m

• CPU Usuario 15000 seg.

• Sobrecarga

– Dispatcher: frecuencia 10 veces/sg a razón de 2 msg. de CPU cada vez

– Interrupciones: tantas como E/S a razón de 2 msg. de CPU cada una

– Memoria virtual: segmentación 40.000 faltas de segmento

• (Cada falta de segmento requiere en promedio 5 msg. de CPU y 1.3 E/S)

– Otras causas, Scheduler, Gestión de recursos,… totalizan: 600 sg de CPU

• Tamaño de la memoria central: 40.000 U de M.

• Nivel de multiprogramación: 32

• Tasa de utilización de la MC. : 80 %

• Número de operaciones de E/S usuario realizadas: 750.000 (todas en disco, en un único canal)

• Una operación de E/S disco se realiza en 20 msg.

• Teniendo en cuenta que en todo momento el SI está activo en uno u otro de sus subsistemas, Se pide:

• Realizar un análisis relativo al funcionamiento del sistema informático sugiriendo mejoras en aquellos aspectos que lo requieran.

•

57


REPRESENTACIÓN Y ANÁLISIS

DE LA CARGA DE UN S.I.


TÉCNICAS DE MEDIDA.

Monitores hw y sw

Fichero Accounting

Volumen de datos

Relaciones

Comparaciones

TABLAS Y DIAGRAMAS.

Hardware: CPU

Canales

Memorias y periféricos

Software Sistema

Aplicaciones

Carga

REPRESENTAR LA CARGA Y ANALIZARLA IMPLICA EL USO DE TÉCNICAS DE MEDIDA Y DE REPRESENTACIÓN:

58


1 5 10 12 14 16 18 20 22 24 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

20 40 60 80 100

Utilización

de CPU (%)

Utilización

de CPU (%)

Fracción del periodo de observación

(a)

t (h)

(b)


100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

10 20 30 40 50 60

% UTILIZACIÓN CPU

% tiempo de OBSERVACIÓN

59


15.30.20

15.30.50

15.31.20

15.31.50

15.32.20

15.32.50

15.33.20

15.33.50

15.34.20

15.34.50

15.35.20

15.35.50

15.36.20

15.36.50

15.37.20

15.37.50

15.38.20

15.38.50

15.39.20

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Utilización global de CPU

Programas de usuario

Sobrecarga del SO


01

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Usuarios interactivos

Sobrecarga del SO

03

05

07

09

11

13

15

17

19

21

23

Usuarios batch

t (horas)

Utilización de CPU (%)

60


0

10

20

30

40

2 4 6 8 10

Utilización de

12 14 16 18 20 22 24

t (h)

50

60

70

80

90

100

Canal 1

Canal 3

Canal 2

canal (%)


60 %CPU/Canal activo

75 %Algún Canal activ.

20 %Canal 3 activo

30 %Canal 2 activo

40 %Canal 1 activo

75 %CPU activa

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

Intervalo de medida

61


CPU activa

CPU sola

CPU y algún Canal

CPU activa por el Supervisor

Algún Canal activo

CPU inactiva

CPU activa por el usuario

CPU inactiva y

75 %

15 %

60 %50 %

25 %

75 %

15 %25 % algún Canal


41 %43 %Algún canal activo 84 %

11 %7 %Canales 1 y 2 activos

41 %43 %Canales 1 ó 2 activos

41 %42 %Canal 2 activo

11 %8 %Canal 1 activo

13 %3 %Ningún canal activo

CPU inactiva (54 %) y :CPU activa (46 %) y :

62


Totales de canales

A

A/D

ACanal n

Totales de canales

……………

……………………………Canal 2

Totales de canales

0.0031.332.1127.250.003.1224.13100.00A/D128

0.1120.550.0822.590.460.6221.41100.00A/D127

0.0000.000.000.000.000.000.000.00A126

0.6821.161.1219.570.850.5818.1469.05A125

1.7232.3028.4518.730.003.5215.21100.00A124

0.2541.5410.2014.340.001.8412.50100.00A123Canal 1

Cola de la unidad de control (longitud media)

Longitud máxima

Longitud media

Tiempo de escritura (%)

Total

Reintentos debidos a errores de

E/S

Lectura/Escritura

Posicionamiento de cabezas

Disponibilidad (%)

Modelo de dispositivo

Dirección

del dispositivo

Cola del dispositivoUtilización


………………

………………

………………Dispositivo

2

……………C-C

……………B-B

……………A-A

……………B-C

37.90.038.3934322436A-C

33.043.023.7813213431A-BDispositivo

1

Tiempo total de

búsqueda (% de tiempo total)

Tiempo de error de E/S

(mseg)

Tiempo medio de búsqueda (mseg)

Tiempo total de

búsqueda (mseg)

Nº Total de búsquedas

entre parejas

Nombre del fichero

63


000-024

20 40 60 80 100

Cilindros

Número de búsquedas (%)

025-049

050-074

075-099

100-124

125-149

150-174

175-199

200-224

225-249

250-274

275-299

300-324

325-349

350-374

375-399

400-411

Dispositivo A000-009

20 40 60 80 100

Cilindros

Número de búsquedas (%)

010-019

020-029

030-039

040-049

050-059

060-069

070-079

080-099

100-109

110-119

120-129

130-139

140-149

150-159

160-169

170-179

Dispositivo B

180-189

190-199


15.30.20

15.30.50

15.31.20

15.31.50

15.32.20

15.32.50

15.33.20

15.33.50

15.34.20

15.34.50

15.35.20

15.35.50

15.36.20

15.36.50

15.37.20

15.37.50

15.38.20

15.38.50

15.39.20

0 10 20 30 40 505 15 25 35 45

XXX

XXXXXX

XXXXXX

XXXXXXXX

XXXXXXXXX

XXXXXXXXX

XXXXXXXXX

XXXXXXXX

XXXXXXXXX

XXXXXXXXXXXXXXX

XXXXXXXXXXXXXXX

XXXXXXXXX

XXXXXXXXXXXX

XXXXXXXXXXX

XXXXXXXXX

XXXXXXXXX

XXXXXXXX

XXXXXXXX

XXXXXX

Tasa de paginación (página/sg)

Actividad de

paginación global

XXXXXXXX

del gestor de TP

Actividad de

paginación global

Tiempo

64


0

10

20

30

40

2 4 6 8 10

Nº de pasadas

12 14 16 18 20 22 24

t (h)

Número de progr./hora (valor medio)


SOBRECARGA

………………

…………SE145……

………………

09.29.067 Mar. 0009.15.077 Mar. 000.400.21

08.38.226 Mar. 0008.23.556 Mar. 00PIP230.190.19

…………ZE142……

………………

14.54.238 Mar. 0014.23.468 Mar. 0012.205.56

09.08.548 Mar. 0009.08.228 Mar. 006.240.04

09.24.326 Mar. 0009.02.586 Mar. 00RET156.205.23

18.17.5410 Mar. 0018.05.4210 Mar. 000.570.19

12.32.5110 Mar. 0012.20.2510 Mar. 000.380.20

15.34.209 Mar. 0012.21.539 Mar. 00FER120.180.18AAAA1

finalInicial Programas Acumulativo

Ejec. módulo

Módulo

Fecha de la ejecuciónDemanda de tiempo de CPU

65


15

%

CANAL 3

OCUPADO

30

%

CANAL 2

OCUPADO

40

%

CANAL 1

OCUPADO

47

%

CPU OCUPA

DA

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

INTERVALO DE MEDIDA


65 %Algún canal ocupado

10 %CPU y canales libres

43 %CPU libre y algún canal ocupado

22 %CPU y algún canal ocupado

25 %CPU ocupada y canales libres

15 %Canal 3 ocupado

30 %Canal 2 ocupado

40 %Canal 1 ocupado

47 %CPU ocupada

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

66


00105C 3

0101015C 2

1010187C 1

515725CPU

C 3C 2C 1CPU%

MATRIZ DE SOLAPAMIENTOS


SOCPU en

supervisor8USU

CPU

programas

usuario

7

CPU inactiva

Sólo canal

ocupado

CPU sólo

ocupada

Índices de rendimiento

malos

CPU6CHAlgún canal

ocupado5

CPU*CH4CPU*CHCPU y canal

ocupado3

CPU*CH2CPUCPU

ocupada1

abrev.Eje núm.abrev.Índices de rendimiento

buenosEje núm.

GRÁFICOS DE KIVIATT

67


20 %CPU y canal ocupado

60 %Canal ocupado

50 %CPU ocupada

100

80

60

40

20

CPU ocupada

CPU y Canal ocupado Canal ocupado



100 %Canal ocupado

100 %CPU ocupada

100

80

60

40

20

CPU ocupada

CPU y Canal ocupado Canal ocupado

68


CPU

CPU * CH

CPU * CH

CPU * CH84 %

12 %

78 %77 %

13 %

90 %

6 %10 %

CPU

CH

PPB

SUP

77 %CPU en programas usuarios

13 %CPU en supervisor

12 %Sólo CPU ocupada


80 %Algún canal ocupado

90 %CPU ocupada

100

9

0

8

0

7

0

6

0

5

0

4

0

3

0

2

0

1

0


- ANALISIS DE LOS DATOS: KIVIATT - KENT

Es preciso agrupar los resultados de la Sesión de Medida a efectos de su ANALISIS

Aún cuando hay diferentes métodos de representación proponemos el de los GRAFICOS DE KIVIATT, y, en concreto, la versión de KENT:

1.- Dibujar un circulo y dividirlo en un número par de semiejes

2.- Asociar el valor 0 % al centro y 100 % a la circunferencia

3.- Asociar un parámetro de funcionamiento a cada semieje, de modo que los semiejes impares representen valores BUENOS (o sea, que un valor alto sea bueno), y los semiejes pares valores MALOS (o sea parámetros tales que deben tener valores lo más bajos posible) .

4.- El funcionamiento del S.I: es tanto mejor EQUILIBRADO cuanto más se parece el resultado a una ESTRELLA. El SI esta mejor DIMENSIONADO en cuanto más se situa en torno a la corona circular del 70-80%.

69


CPU

CPU.CH

CPU.CH

CPU.CH

CH

CPU

USU

SO


CPU

CPU.CH

CPU.CH

CPU.CH

CH

CPU

USU

SO

70


CPU (90 %)

CPU.CH

CPU.CH

CPU.CH

CH (35%)

CPU

USU (65%)

SO

(22%)


CPU (50 %)

CPU.CH

CPU.CH

CPU.CH

CH (80%)

CPU

USU (44%)

SO

(45%)

71


CPU

CPU.CH

CPU.CH

CPU.CH (61.9%)

CH (82.5%)

CPU

USU

SO

(60%)

(39.4%)

(20.6%)

(40%)

(55%)

(5%)


2N = num. de semiejes

N = semiejes ‘buenos’ (impares)

X i = medidos en %

X 2n+1 = X

COEFICIENTE DE MERRYL :

1

∑∑∑∑====

++++−−−− ∗∗∗∗++++====

n

i

iii xxxN

CM

121212 )100()(

2

1

72


Limitaciones del coef. de MERRYL:

•Considera por igual a todos los semiejes

•En los semiejes considera mejor los valores extremos: 100 y/o 0

•Un valor del CM = 50 no es el doble de bueno que uno de 25. la relación no es lineal: la utilidad de un SI no es una función lineal del CM

•Dos valores del CM iguales no suponen necesariamente que los dos SI sean igual de buenos (la causa es porque da igual valoración a todos los semiejes, lo cual es una simplificación muy fuerte)

•Cuando dos valores CM son muy próximos, el coeficiente de Merryl no puede discriminar los dos SI de manera significativa.


ejemplo

Determinar, aplicando el coeficiente de Merryl,

cual de los siguientes sistemas se considera

mejor:

3040307030403070B

604004004060100A

x8X7X6x5x4x3x2x1SI

73


EJERICIO 1.-En un SI se realiza una sesión de medida (SM) entre las 8H a. a las 15 h. de un día de carga considerada normal.

En el mismo se pueden considerar tres entornos de utilización:

Entorno 1: producción batchEntorno 2: transaccionalEntorno 3: desarrollo y prueba de programas

La utilización de los recursos básicos por parte de cada entorno ha sido la siguiente:

Entorno 1: CPU usuario: 3.600 sg. a lo largo de la SM

Un millón de accesos a la base de datos

Entorno 2: La red tiene 300 puestos de trabajo (pt) transaccionales activos, como promedio, que a lo largo de

la SM han realizado 252.000 transacciones en total.

La transacción tipo que se ejecuta consume 20 msg. de CPU usuario y realiza 3 accesos a la

base de datos.

El tiempo de reflexión es de 22 sg.

Entorno 3: En el entorno de desarrollo trabajan 30 programadores en el desarrollo, puesta a punto y

mantenimiento de aplicaciones.

Cada programador consume como promedio 20 sg. de CPU a la hora, y realiza 20 E/S por minuto

a una base de datos de prueba (ubicada en el mismo canal que la base de datos real)

La sobrecarga asociada a la explotación de los tres entornos es la siguiente:

La gestión de interrupciones, así como la falta de segmentos y la de dispatcher consumen 1 msg.

de CPU cada una de ellas cada vez que se activan.

El dispatcher se activa 250 veces cada minuto.

Se producen 40 faltas de segmento por segundo, y cada FS provoca 1.2 operaciones de E/S.

El gestor de interrupciones se activa cada vez que finaliza una operación de E/S, sea ésta del tipo

que sea.

DATOS:El SI tiene un solo canal y cada operación de E/S sobre el mismo consume 5 msg.

En este ejercicio los p de t. de los programadores no han de considerarse al realizar el análisis transaccional


SE PIDE:Dibujar el gráfico de Kiviatt-Kent y analizar el funcionamiento del SI y de cada uno de sus subsistemas: Central, E/S y Comunicaciones.Este SI prevé la siguiente evolución en 2 años:

Pasar a una red de 400 pt. transaccionales activos como promedio, ejecutando la misma transacción tipo.Llegar a lo 40 programadores, siendo la carga derivada de cada programador la misma que en el apartado anteriorLa carga batch se incrementa un 5%La sobrecarga pasa a ser:

300 activaciones del dispatcher por minuto, 50 FS por segundo, las interrupciones que procedan

Justificar, numéricamente, la adecuación o no del SI a estas futuras necesidades.

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EJERCICIO 2.-La utilización de un Sistema Informático (SI) da los siguientes valores:

Sesión de medida: de 9h a 15hLa red de puestos de trabajo es de 1000 p. de t. activosEl SI tiene un solo tipo de usuarios: transaccionales, y en la sesión de medida se han contabilizado 600.000 transacciones ejecutadas.Cada transacción tiene un tiempo medio de reflexión de 28 seg. Y su tiempo medio de respuesta es de 4 seg. Las operaciones realizadas por la CPU de tipo usuario por transacción consumen 20 mseg.En cada transacción se producen: 2 operaciones de E/S usuario, 2 faltas de segmento y 3 activaciones del dispatcher.Cada operación de E/S requiere para completarse 5 mseg. de canal.Cada falta de segmento consume 2 mseg. de CPU, y supone, como promedio 1.2 operaciones de E/S.Cada interrupción consume 1 mseg. de CPU. Se genera una interrupción por final de E/S sea esta del tipo que sea.El dispatcher consume 1 mseg. de CPU cada vez que se ejecuta.No hay problemas de memoria central.

Se pide:1.- Construir el gráfico de Kiviatt-Kent y analizar el funcionamiento global del SI y de cada uno de sussubsistemas: Central, Entradas/Salidas y Comunicaciones.2.- Se prevé un aumento de la utilización del SI para dentro de un año, en el que pasaran a efectuarse 800.000 transacciones en la sesión de medida (de 6 horas). ¿Esta preparado el SI para dicho aumento de carga?. ¿Y la red de puestos de trabajos? Justificar numéricamente las respuestas.

Analisis del funcionamiento de los Sistemas Informaticos

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