单道与多道环境下CPU利用率计算及时间执行图

问题描述:

有两个程序A和B，其执行时需要CPU和设备资源的时间如下：

程序A: CPU(10s)-设备1(5s)-CPU(5s)-设备2(10s)-CPU(10s)* 程序B: 设备1(10s)-CPU(10s)-设备2(5s)-CPU(5s)-设备2(10s)

问题:

在单道方式下和多道并发环境下执行A、B两个程序，CPU的利用率各为多少？（假设并发执行时处理机为非抢占方式调度）2. 画出此时在单道方式下和多道并发环境下的时间执行图。

解答:

1. CPU利用率计算

单道方式: * 程序A执行时间: 10s + 5s + 5s + 10s + 10s = 40s * 程序B执行时间: 10s + 10s + 5s + 5s + 10s = 40s * CPU总执行时间: 40s + 40s = 80s * CPU利用率 = (程序A执行时间 + 程序B执行时间) / CPU总执行时间 = (40s + 40s) / 80s = 1 = 100%
多道并发环境 (非抢占式调度): * 通过分析程序A和B的执行流程，可以发现，在多道并发环境下，程序A和B的部分操作可以并行执行，例如程序A使用设备1时，程序B可以使用CPU。 * CPU总执行时间: 50s (具体执行流程见时间执行图) * CPU利用率 = (程序A执行时间 + 程序B执行时间) / CPU总执行时间 = 80s / 50s = 1.6 = 160% (由于并行执行，CPU利用率可以超过100%)

2. 时间执行图

单道方式:

时间轴: 0s 5s 10s 15s 20s 25s 30s 35s 40s 45s 50s 55s 60s 65s 70s 75s 80s---------------------------------------------------------------------------------程序A: | CPU | 设备1 | CPU | 设备2 | CPU | 程序B: | 设备1 | CPU | 设备2 | CPU | 设备2 |

多道并发环境 (非抢占式调度):

时间轴: 0s 5s 10s 15s 20s 25s 30s 35s 40s 45s 50s ----------------------------------------------------程序A: | CPU | 设备1 | CPU | 设备2 | CPU | 程序B: | 设备1 | CPU | 设备2 | CPU | 设备2 |

结论:

通过对比单道和多道并发环境下的CPU利用率和时间执行图可以看出，多道并发环境可以有效提高CPU的利用率，缩短程序整体执行时间。