Схема измерений представлена на рис. 7.12. Объектом измерений является вычислительная система, функционирующая, как правило, в рабочем режиме. К системе подключаются измерительные средства - мониторы, реагирующие на изменение состояний системы и измеряющие параметры состояний (моменты изменения состояний, продолжительность пребывания в них и др.). Измерительные данные поступают от мониторов в архив на протяжении заданного промежутка времени, накапливаются и затем обрабатываются.

оценки функционирования

Выходные документы

Рис. 7.12. Организация измерений и оценки функционирования

Функционирование вычислительной системы проявляется в изменении состояний процессов и ресурсов. Состояния отображаются в управляющих таблицах, которые формируются управляющими программами операционной системы, и в первую очередь супервизором. Состояния процессов и ресурсов изменяются в моменты выполнения специальных команд - обращения к супервизору и привилегированных, с помощью которых супервизор управляет процессами и ресурсами, а также при поступлении сигналов прерывания, извещающих супервизор о моментах окончания операций ввода - вывода, особых ситуациях в системе и сигналах на ее входах. Наряду с этим состояния устройств отображаются соответствующими электрическими сигналами.

Мониторы строятся с использованием различных методов измерений и средств и классифицируются в зависимости от этого (рис 7.13).

Трассировочный и выборочный методы измерений. Трассировочный метод измерений основан на регистрации событий, соответствующих моментам изменения состояний вычислительной системы. К таким событиям, в частности, относятся начало и конец ввода задания, шага задания, этапа процессорной обработки, обращения к внешней памяти и т. д. События регистрируются монитором в виде событийного набора данных T (рис. 7.14), состоящего из последовательности записей s1; s2, соответствующих последовательности событий. В записи регистрируется момент возникновения события, имена процесса и ресурса, с которыми оно связано, и параметры события, - например емкость занимаемого или освобождаемого блока памяти, число передаваемых байтов данных и т. д. Событийный набор данных, создаваемый монитором, содержит информацию о

процессах J1,J2,... и одновременно о ресурсах. На рисунке изображена диаграмма

использования устройства R, представляющая его состояния (0 - свободно и 1 - занято), и

диаграмма использования памяти Mjt характеризующая суммарную емкость, занятую

процессами. Мониторы, измеряющие процесс функционирования системы трассировочным методом, называются трассировочными.

мониторы

Трассировочные

Универсальные

выборочные

Специализированные

программные

гибридные

аппаратные

встроенныеавтономные

встроенные

автономные

с жесткой логикой

С программируемой логикой

Рис. 7.13. Классификация мониторов

Рис. 7.14. Состав измерительных данных

Выборочный метод измерений основан на регистрации состояний вычислительной системы в заданные моменты времени, как правило, через промежутки длительностью 5. В моменты t = n5, n = 0,1,2...,, выборочный монитор регистрирует состояние системы, фиксируя в соответствующих записях данные из управляющих таблиц, или значения электрических сигналов, характеризующих состояния устройств системы. Полученные данные позволяют с погрешностью не более 26 оценивать продолжительность пребывания процессов и ресурсов в различных состояниях и вероятности состояний. Последние определяются значениями pi = ni / n, где n; - число выборок, при которых было

зарегистрировано состояние i, и n - длительность процесса измерений, определяемая числом выборок.

Трассировочные мониторы измеряют отдельные процессы, например обработку одного задания, более точно, чем выборочные. Однако, если функционирование системы оценивается статистическими методами, выборочный монитор обеспечивает такую же точность, как и трассировочный, правда при большей продолжительности измерений. Основное достоинство выборочных мониторов - возможность измерений сколь угодно быстрых процессов при ограниченном быстродействии.

Универсальные и специализированные мониторы. В зависимости от регистрируемого состава событий (состояний) мониторы подразделяются на универсальные и специализированные.

Универсальный монитор регистрирует все события (состояния) или подавляющее большинство их, благодаря чему событийный набор данных достаточен для построения трасс процессов и использования ресурсов. Объем измерительных данных чрезвычайно велик и составляет 105-107 байт на один процесс. Поэтому в мониторы встраиваются средства настройки, позволяющие регистрировать часть событий, соответствующих целым исследований. Универсальные мониторы используются в основном периодически для оценки, например, конкретных системных или прикладных процессов.

Специализированный монитор регистрирует определенную часть событий (состояний), соответствующих конкретной цели измерений, что приводит к умеренному объему измерительных данных и снижает сложность их обработки. Специализированные мониторы широко применяются для учета выполненных работ и оценки загрузки ресурсов. Благодаря умеренному потоку данных специализированные мониторы используются как постоянно действующие измерительные средства для оценки функционирования систем в течение всего рабочего периода.

Программные мониторы. Мониторы, реализованные в виде программы, выполняемой вычислительной системой, называются программными.

Программные мониторы трассировочного типа реагируют на определенный класс событий за счет «перехвата» обращений к супервизору, сигналов пребывания и других сигналов, что приводит к передаче управления программным блокам монитора. Приняв управление, монитор выбирает из управляющих таблиц супервизора, программ управления заданиями и данными необходимую информацию, формирует запись, соответствующую событию, и помещает ее в заданную область памяти. Затем передает управление в точку, перед обращением к которой включается в работу в момент возникновения событий, соответствующих смене состояний.

Программные мониторы выборочного типа включаются в работу по таймеру, отмечающему интервалы времени 5 , через которые производится опрос состояний вычислительной системы. Как и мониторы трассировочного типа, они получают необходимые данные о состоянии системы из управляющих таблиц и заносят сформированные данные в заданную область памяти.

В зависимости от местоположения и от статуса программные мониторы подразделяются на встроенные и автономные (см. рис. 7.13).

Встроенный программный монитор - совокупность программных блоков, входящих в состав управляющих программ операционной системы. Встроенный монитор создается