Повышение уровня мультипрограммирования

Функция повышения уровня мультипрограммирования требует увеличения количества одновременно выполняемых задач (заданий) на том же объеме памяти. Причем критичным здесь является объем реальной оперативной памяти ЭВМ, а не основной. Увеличение интенсивности использования реальной памяти, как правило, приводит к повышению загрузки центрального процессора, а следовательно, и пропускной способности вычислительной системы.

Радикальным способом увеличения интенсивности использования памяти за счет повышения уровня мультипрограммирования является введение в систему аппаратно-программных средств организации виртуальной памяти. Такая организация, моделирующая основную память на НМД, достигается путем странично-сегментной организации памяти. Размер виртуальной памяти обычно намного превышает размер реальной оперативной памяти. В системе может одновременно использоваться несколько виртуальных пространств.

Странично-сегментная организация памяти позволяет в реальной памяти хранить только те страницы задач (заданий), которые необходимы для выполнения в текущий момент времени. Полная совокупность страниц и сегментов, принадлежащих отдельным задачам и заданиям, хранится в виртуальной памяти. Процесс страничного обмена между реальной и виртуальной памятью обеспечивает вытеснение неиспользуемых страниц из реальной памяти (с записью в виртуальную память, если требуется) и загрузку требуемых страниц из виртуальной памяти в реальную. Такая организация памяти позволяет существенно повысить количество одновременно выполняемых заданий и задач, а следовательно, и уровень мультипрограммирования.

Следует отметить, что увеличение пропускной способности (производительности), т. е. количества заданий или задач, выполняемых в единицу времени, в вычислительных системах с виртуальной памятью достигается только повышением уровня мультипрограммирования. Если сравнивать вычислительные системы с виртуальной памятью и без нее при одинаковых объемах реальной оперативной памяти и производительности центрального процессора, то время выполнения отдельного задания или задачи в системе с виртуальной памятью может быть больше за счет страничного обмена. Однако возможность значительного увеличения количества одновременно выполняемых заданий и задач в системах с виртуальной памятью позволяет достичь более широкого параллелизма в их выполнении, что приводит к сокращению времени выполнения совокупности (пакета) заданий. Использование виртуальной памяти в диалоговых режимах позволяет увеличить число одновременно обслуживаемых абонентов. При этом повышение эффективности диалогового режима от введения виртуальной памяти может оказаться более значительным, чем для режима пакетной обработки.