Yazan : Şadi Evren ŞEKER

Bilgisayar bilimlerinde en önemli kaynaklardan birisi de merkezi işlem birimidir (MİB, central processing unit CPU). Özellikle işletim sistemi çalışmaları sırasında bir işletim sisteminin bu en kıymetli kaynağı daha verimli kullanması amaçlanır.

MİB Meşguliyeti (Utilization) ise işlemcide çalışmak için bekleyen işlemler (process) için sistemin meşguliyet oranını (utilization) bulmaya yarayan bir hesaplamadır.

Aslında çalışacak olan her işlem bekleme sırası (ready queue) ismi verilen bir sırada bekler. İşletim sisteminde görevlendirici (dispatcher) ismi verilen bir işlem ise bu sıradan işlemci zamanlama algoritmasına (cpu scheduling algorithm) uygun olan bir işlemi alarak işlemcide çalıştırır. Bu sırada sistemin ne kadar işleme cevap verebildiği (arz) ile sistemde üretilen ve işlemcide çalıştırılmak için bekleyen işlemlerin (talep) oranı işlemcinin meşguliyeti olarak hesaplanır.

Basitçe sıra teorisinde (queue teory) aşağıdaki şekilde gösterilen oranla bulunan meşguliyet değeridir:

ρ = λ / μ

Çeşitli işletim sistemlerinde bu değeri okumak için yöntemler bulunur. Örneğin windows işletim sistemlerinde CPU Usage (CPU Kullanımı) olarak geçen bu terim, task manager (görev yöneticisinden) okunabilir:

Yukarıdaki resimde bu değer %91 olarak verilmiştir. Yani bir yoruma göre işlemcinin gelen taleplerin %91’ini karşıladğını söyleyebiliriz.

Örneğin Linux sistemlerde top komutu çalıştırıldığında aşağıdakine benzer bir ekran çıkar ve burada işlemci kullanımı görülebilir:

Yukarıda işletim sistemlerinin göstermiş olduğu işlemci meşguliyetinin nasıl hesaplandığını bir örnek üzerinden görmeye çalışalım.

Örnek olarak 3 işlemin çalıştığı sistemimizdeki her işlemin, işlemci zamanları (CPU time) ms cinsinden aşağıdaki şekilde verilmiş olsun:

Ayrıca sistemimizdeki işlemci zamanlama algoritmasının (CPU Scheduling Algorithm), round robin algoritması olduğunu ve zaman bölmesi (time quantum) olarak 20ms olduğunu kabul edelim. Sistemin ilk çalışması sırasında da sistemdeki bekleme sırasında (ready queue), işlemlerin A,B ve C sırasıyla bulunduğunu kabul edelim. Ayrıca soru kapsamında yer değiştirme zamanının (context switch) 1ms olduğunu kabul edelim. Bütün bu verilen şartlarda işlemci meşguliyetini (CPU Utilization) hesaplamaya çalışalım:

  • İlk işlem 1. zaman bölmesinde çalışacak ve bitecektir. (zaman bölmesi 20ms ve işlem 11ms olduğu için)
  • Ardından 1ms süresince yer değiştirme (context switch) olacaktır.
  • İkinci işlem 12. ms’de çalışmaya başlayacak ve zaman bölmesi olan 20ms çalıştıktan sonra bekleme sırasına geri konulacaktır. (ikinci işlem olan B’nin bitmesi için 1ms zaman kalacaktır)
  • Ardından 1ms süresince yer değiştirme (context switch) olacaktır.
  • C işlemi 33. ms’de çalışmaya başlayacak ve zaman bölmesi olan 20ms çalıştıktan sonra bekleme sırasına geri konulacaktır. (ikinci işlem olan C’nin bitmesi için 11ms zaman kalacaktır)
  • Ardından 1ms süresince yer değiştirme (context switch) olacaktır.
  • Sıradaki işlem olan B işlemi 54. ms’de tekrar çalıştırılacak ve bitmesi için gereken 1ms süresince işlemciyi meşgul edecektir. Sonuçta 55. ms’de işlem bitecek ve yer değiştirme olacaktır.
  • ms süresince yer değiştirme (context switch) olduktan sonra
  • 56. ms’de C işleminin kalanı yapılmak üzere işlemciye yüklenecek ve kalan 11ms boyunca işlemciyi meşgul edecektir. Sonuçta 67. ms’de C işlemi de bitecektir.

İşlemci meşguliyetini bulmak için çalışan işlemlerin toplam zamanına bakalım :

A + B + C = 11 + 21 + 31 = 63 ms’dir.

Sistemin bu işlemleri ne kadar zamanda çalıştırdığına bakalım: 67 ms olarak yukarıda bulduk.

Dolayısıyla :

ρ = λ / μ

oranında

ρ = 63 / 67

ρ = 0.94

olarak bulunur.

Yorumlar

  1. Hamza

    Hocam Merhaba,
    1.proses için CPU-utilization=0.64
    2.proses için CPU-utilization=0.87
    .. bu değerlerin olduğu cpu verimliliği grafiği var.
    Sorum şu bu sistemde 5 proses birlikte çalışırsa CPU'nun anlık boş kalma olasılığı nedir?
    Birde CPU-utilization değerinin %99 üzerinde olabilmesi için en az kaç proses birlikte çalıştırılır?
    Bunun gibi sorulara yanıt bulmak için nasıl bir yol izlemeliyim.Yardımcı olursanız sevinirim. Kolay gelsin...

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir


9 − = yedi