PROVA SCRITTA DI SISTEMI IN TEMPO REALE (18/7/2007)

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1 PROVA SCRITTA DI SISTEMI IN TEMPO REALE (18/7/2007) PROBLEMA n. 1 L esecuzione del seguente insieme di processi periodici, tra loro indipendenti, è affidata ad un sistema di elaborazione monoprocessore: T i [t.u.] C i [t.u.] P P P A) Schedulazione clock-driven 1. Si identifichi un feasible schedule per l insieme di processi in accordo all approccio Cyclic Executive, selezionando per il ciclo minore, in caso di più alternative ammissibili, la dimensione massima: (a) dimensionamento del ciclo maggiore M = mcm (15, 20, 30) = 60 (b) dimensionamento del ciclo minore max (7, 4, 8) m min (15, 20, 30) m = M mod m = 0 m = 10, 12, 15 m = 15: 2m mcd (m, {15, 20, 30}) = 30 - {15, 5, 15} = {15, 25, 15} {15, 20, 30} NO m = 12: 2m mcd (m, {15, 20, 30}) = 24 - {3, 4, 6} = {21, 20, 18} {15, 20, 30} NO m = 10: 2m mcd (m, {15, 20, 30}) = 20 - {5, 10, 10} = {15, 10, 10} {15, 20, 30} OK (c) calcolo del numero dei cicli minori e dei job per processo nell ambito di ciascun ciclo maggiore n cm = 6, n J1 = 4, n J2 = 3, n J3 = 2 (d) identificazione del ciclo minore (o dei cicli minori) in cui ciascun job può essere eseguito

2 J 11 J 12 J 13 J 14 J 21 J 22 J 23 J 31 J 32 c 1 c 2 c 3 c 4 c 5 c 6 (e) pianificazione dell esecuzione di ciascun job c 1 J 11 c 2 J 21 c 3 J 12 c 4 J 13 c 5 J 23 c 6 J 14 per tutti i job sì no quali job? J 22, J 31, J 32 (f) in caso di esito negativo, rilassamento del minor numero possibile di vincoli P 2 (20, 4) P 2 (20, 2), P 2 (20, 2) con P 2 P 2 e iterazione del procedimento c 1 J 11 J 21 c 2 J 31 J 21 c 3 J 12 J 22 c 4 J 13 J 22 c 5 J 32 J 23 c 6 J 14 J 23 B) Schedulazione priority-driven 1. Si verifichi se l insieme di processi è schedulabile con l algoritmo RMPO, ricorrendo all applicazione, nell ordine, di uno o più dei seguenti metodi fino ad identificare una al riguardo: il test di Han S T i [t.u.] C i [t.u.] U i P 1 P / P / P 3 P / U = U 1 + U 2 + U 3 = 1 1

3 l algoritmo di Audsley P 1 P 2 P 3 R i 0 = C i R i 1 = C i + I i (R i 0 ) R i 2 = C i + I i (R i 1 ) R i 3 = C i + I i (R i 2 ) R i 4 = C i + I i (R i 3 ) 2. Nell ipotesi che P 2 e P 3 abbiano rispettivamente deadline ([t.u.]) D 2 = 10 e D 3 = 28, si verifichi se l insieme di processi è schedulabile con l algoritmo DMPO, ricorrendo all applicazione, nell ordine, di uno o più dei seguenti metodi fino ad identificare una al riguardo: il fattore di utilizzazione efficace del processore H n H 1 f U(n, δ) f U(n, δ) P 2 { } { } 4/20=0.2 U(1,10/20)=0.5 sì P 1 { } {P 2 } (7+4)/15=0.734 U(1,1)=1 sì P 3 {P 2, P 1 } { } 4/20+7/15+8/30=0.934 U(3,28/30)=0.76 no il diagramma temporale che evidenzia con riferimento alla seguente notazione P i Idle - Ready Running l evoluzione di ciascun processo dal punto di vista dell esecuzione nelle condizioni più sfavorevoli (ovvero a partire da un istante critico) P P 2 P

4 3. Nelle stesse ipotesi di cui al punto precedente, si verifichi se l insieme di processi è schedulabile con l algoritmo EDF ricorrendo all applicazione, nell ordine, di uno o più dei seguenti metodi fino ad identificare una al riguardo: il test basato sulla densità di utilizzazione del processore T i [t.u.] C i [t.u.] D i [t.u.] C i /D i P P P = 1.15 > 1 sì no sì no l approccio processor demand t* = ((1-10/20)*4+(1-28/30)*8)/( ) = 38 n BI n = = = = 30 BI = 30 min {t*, BI} = 30 D* D = {10, 15, 28} t C 1 (0,t) C 2 (0,t) C 3 (0,t) C P (0,t) t sì sì sì

5 PROBLEMA n. 2 Un sistema di elaborazione monoprocessore ha il compito di eseguire tre processi periodici P 1, P 2, P 3 tra loro indipendenti, gestendo nel contempo quattro richieste aperiodiche R a1, R a2, R a3, R a4 : T i [t.u.] C i [t.u.] P P P a i [t.u.] C i [t.u.] R a1 6 3 R a R a R a Con l ausilio di diagrammi temporali e facendo riferimento alla seguente notazione P i Idle - Ready Waiting Running si determini (riportandone i valori nella sottostante tabella) il tempo di completamento dell esecuzione f i [t.u.] ed il ritardo sul tempo di risposta f i - a i - C i [t.u.] delle richieste aperiodiche derivanti dalla loro gestione tramite 1. Server a priorità statica di periodo T s = 7 t.u. e capacità C s = 2 t.u. (strategia di schedulazione dei processi e del Server: RMPO) Polling Server c s R a1 R a2 R a3 PS P 1 - P P R a1,3 R a2,4 R a3,2 R a4,1

6 Deferrable Server c s R a1 R a2 R a3 R a4 DS P P P R a1,3 R a2,4 R a3,2 R a4,1 Priority Exchange Server c s (p s ) c s (p 1 ) c s (p 2 ) c s (p 3 ) R a1 R a2 R a3 PES P 1 - P P R a1,3 R a2,4 R a3,2 R a4,1 2. Server a priorità dinamica con fattore di utilizzazione del processore U s più elevato possibile compatibilmente con la schedulabilità dei processi periodici (strategia di schedulazione dei processi e del Server: EDF) U s = 1 - U p = Total Bandwidth Server a i [t.u.] C i [t.u.] d si [t.u.] R a / = 13.1 R a / = 25.4 R a / = 30.1 R a / = 36.4

7 c s R a1 R a2 R a3 R a4 TBS P P P R a1,3 R a2,4 R a3,2 R a4,1 a i C i f i f i a i C i f i f i a i C i f i f i a i C i f i f i a i C i R a R a R a R a PS DS PES TBS

8 PROBLEMA n. 3 L esecuzione concorrente del seguente insieme di processi T i [t.u.] D i [t.u.] C i [t.u.] P P P P P attivati all istante φ i ([t.u.]) = 7, 5, 4, 2, 0, rispettivamente, è affidata ad un sistema di elaborazione monoprocessore. I processi P 1, P 2, P 4 e P 5 condividono 2 risorse R 1 e R 2, con accesso mutuamente esclusivo (u 1 = u 2 = 1) regolamentato dai semafori S 1 e S 2. Più precisamente, l esecuzione di ciascun job di ogni processo comporta le seguenti elaborazioni, contraddistinte dal tempo ([t.u.]) indicato tra parentesi: P 1 : esecuzione normale (1 t.u.), accesso a R 1 (1 t.u.), esecuzione normale (1 t.u.); P 2 : esecuzione normale (1 t.u.), accesso a R 2 (1 t.u.), esecuzione normale (1 t.u.); P 3 : esecuzione normale (3 t.u.); P 4 : esecuzione normale (1 t.u.), accesso a R 1 (5 t.u. complessivamente) con accesso annidato dopo 2 t.u. a R 2 (2 t.u.); P 5 : esecuzione normale (1 t.u.), accesso a R 2 (4 t.u.), esecuzione normale (1 t.u.). P 1 R 1 P 2 R 2 C type P 3 P 4 R 1 R 1 R 2 R 2 R 1 P 5 R 2 R 2 R 2 R 2 1. Nell ipotesi che i processi siano schedulati in accordo alla strategia DMPO, si identifichi con l ausilio di diagrammi temporali, facendo riferimento alla seguente notazione P i idle - / ready-suspended / blocked running running locking S 1 running locking S 2 ed evidenziando esplicitamente la priorità corrente (π i ) di un processo soltanto se essa differisce dalla corrispondente priorità nominale (p i ), il tempo di completamento dell esecuzione (f i [t.u.]) ed il ritardo sul tempo di risposta (f i - φ i - C i [t.u.]) del primo job di ciascun processo (riportandone i valori nella sottostante tabella) nel caso di:

9 esecuzione in base alle relative priorità statiche (NOP) P 1 P 2 - P P P applicazione del protocollo priority inheritance (PIP) P 1 P P 3 - Ο P Ο - p 1 P p p applicazione del protocollo priority ceiling (PCP) [PC 1 = p 1, PC 2 = p 2 ] P 1 P P 3 - Ο P P 5 - p p applicazione del protocollo immediate priority ceiling (IPCP) [PC 1 = p 1, PC 2 = p 2 ] P 1 P P P p 1 P 5 p φ i C i f i f i - φ i - C i f i f i - φ i - C i f i f i - φ i - C i f i f i - φ i - C i P P P P P NOP PIP PCP IPCP si determini il massimo tempo di blocco di ogni processo derivante dall applicazione dei protocolli PIP, PC, IPC

10 R 1 R 2 B i P P P P P PIP PCP IPCP e si verifichi, applicando l algoritmo di Audsley, se l insieme dei processi è schedulabile qualunque sia il protocollo usato 0 R i 1 R i 2 R i 3 R i 4 R i P 1 P 2 P 3 P 4 P = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = 30 R i [t.u.] D i [t.u.] R i D i P sì P sì P no P sì P no 2. Nell ipotesi che (a) i processi siano schedulati in accordo alla strategia EDF, (b) gli accessi alle risorse condivise siano gestiti secondo il protocollo stack resource policy (SRP), (c) il numero di unità disponibili per ogni tipologia di risorsa sia rispettivamente u 1 = 2, u 2 = 3, (d) il numero di unità richiesto da ciascun processo per ogni tipologia di risorsa sia R 1 R 2 P 1 2 P 2 1 P 3 P P 5 2 si individui il livello di preemption dei processi ed il tetto di preemption che contraddistingue ciascuna risorsa al variare del numero di unità contestualmente libere

11 P 1 pl 1 (max) P 2 pl 2 P 3 pl 3 P 4 pl 4 pl 5 (min) P 5 ν k =0 ν k =1 ν k =2 ν k =3 R 1 pl 1 pl 1 ω - R 2 pl 2 pl 4 ω ω si identifichi con l ausilio di un diagramma temporale il tempo di completamento dell esecuzione del primo job di ciascun processo P 1 P P P P Λ S pl 1 pl 2 pl 3 pl 4 pl 5 ω φ i C i f i f i - φ i - C i P P P P P SRP si determini il massimo tempo di blocco di ogni processo

12 R 1 R 2 B i P P P 3 5 P P si verifichi se l insieme dei processi è schedulabile P 1 : C 1 / D 1 + B 1 / D 1 = P 2 : C 1 / D 1 + C 2 / D 2 + B 2 / D 2 = P 3 : C 1 / D 1 + C 2 / D 2 + C 3 / D 3 + B 3 / D 3 = P 4 : C 1 / D 1 + C 2 / D 2 + C 3 / D 3 + C 4 / D 4 + B 4 / D 4 = P 5 : C 1 / D 1 + C 2 / D 2 + C 3 / D 3 + C 4 / D 4 + C 5 / D 5 = OK OK OK OK OK