Ресурсы, Понятие и классификация

Ресурс  всякий потребляемый объект (независимо от формы его существования), обладающий некоторой практической ценностью для потребителя.

Ресурсы различаются по запасу выделяемых единиц ресурса и бывают в этом смысле исчерпаемые и неисчерпаемые. Исчерпаемость ресурса, как правило, приводит к конфликтам в среде потребителей. Для регулирования конфликтов ресурсы должны распределяться между потребителями по каким-то правилам, в наибольшей степени их удовлетворяющим.

Вычислительную систему или ЭВМ можно представить как ограниченную последовательность функциональных элементов, обладающих потенциальными возможностями выполнения с их помощью или над ними действий, связанных с обработкой, хранением или передачей данных.

Такие элементы потребляются другими элементами, являющиеся в общем случае пользователями.

Уровень детализации элементов, выделяемых по запросам для использования в системе, может быть различным. Считается, что потребителем выделяемых элементов вычислительной системы будут являться процессы, развивающиеся в ней. Все выделяемые по запросам от процессов элементы системы отождествляются с понятием ресурсов. В соответствие с ГОСТ ресурсом является средство вычислительной системы, которое может быть выделено процессу на определенный интервал времени.

Под физическим понимают ресурс, который реально существует и при распределении его между пользователями обладает всеми присущими ему физическими характеристиками.

Виртуальный ресурс  это некоторая модель физического ресурса. Виртуальный ресурс не существует в том виде, в котором он проявляет себя пользователю. Как модель виртуальный ресурс реализуется в некоторой программно-аппаратной форме. В этом смысле виртуальный ресурс существует. Однако виртуальный ресурс может предоставить пользователю не только часть тех свойств, которые присущи объекту моделирования, т.е. физическому ресурсу, но и свойства, которые ему не присущи. Однако пользователь будет воспринимать их, как реально существующие.

Признак возможности расширения свойств характеризует ресурс с точки зрения возможности построения на его основе некоторого виртуального ресурса. Физический ресурс, который допускает виртуализацию, называется эластичным. Жестким называется физический ресурс, который по своим внутренним свойствам не допускает виртуализации.

При использовании активного ресурса он способен выполнять действия по отношению к другим ресурсам (или даже в отношении самого себя) или процессам, которые в общем случае приводят к изменению ресурса. (Например, ЦП  активный ресурс).

Пассивный ресурс не обладает таким свойством. (Например, память).

Разделение ресурсов на дорогие и дешевые связано с реализацией принципа функциональной избыточности при распределении ресурсов. Перед пользователем стоит задача выбора  получить быстро требуемый ресурс и дорого заплатить за такую услугу, либо подождать выделения требуемого ресурса и после его использования заплатить меньше. При наличии в системе альтернативных ресурсов вводятся и различные цены за их использование.

В отношении каждого ресурса процесс-пользователь выполняет три типа действий: запрос, использование, освобождение.

Если при распределении системой ресурса допускается многократное выполнение действий в последовательности запрос-использование-освобождение, то такой ресурс называют воспроизводимым. Если считать, что при этом ресурс не утрачивает своих свойств, то время его существования равно бесконечности.

В отношении некоторых категорий ресурсов порядок действий таков: освобождение-запрос-использование, после чего ресурс, который в данном случае называют потребляемым, изымается из сферы потребления.

Правила распределения ресурсов обуславливаются параллельной или последовательной схемой использования распределяемого между несколькими процессами ресурса. Последовательная схема предполагает, что в отношение некоторого ресурса, который называют последовательным. Допустима строго последовательная во времени последовательность действий: запрос, исполнение, освобождение – каждым процессом-потребителем этого ресурса. Для параллельных ресурсов такие цепочки действий называются критическими областями и при выполнении должны удовлетворять правилу взаимного исключения.

Последовательно выполняемый ресурс, разделяемый несколькими параллельными процессами, поэтому называется критическим ресурсом. Параллельная же схема предполагает одновременное использование одного и того же ресурса несколькими процессами. Но такое использование не должно вносить каких либо изменений в логику развития каждого из процессов.

По форме реализации различают твердые и мягкие ресурсы. Под твердыми понимаются аппаратные компоненты машины, а также человеческие ресурсы, остальные ресурсы относятся к мягким. Различным по отношению к твердым и мягким ресурсам является подверженность к сбойным или отказным ситуациям, а также последующее восстановление работоспособности.

В классе мягких ресурсов выделено два типа:

• программные

• информационные

Если мягкий ресурс допускает копирование и эффект от использования ресурса-оригинала и ресурса-копии идентичен, то такой ресурс называется программным, в обратном случае – информационным. Мягкие информационные ресурсы либо принципиально не допускают копирования, либо допускают копирование, но оно является функцией времени (сообщения, сигналы, запросы на прерывание и т.д.).

Взаимодействие процессов

Задача взаимного исключения

Если двум или более процессам необходимо взаимодействовать друг с другом, то они должны быть связаны, то есть иметь средства для обмена информацией. Предполагается, что процессы связаны слабо. Под этим подразумевается, что кроме достаточно редких моментов явной связи эти процессы рассматриваются как совершенно независимые друг от друга. В частности, не допускаются какие либо предположения об относительных скоростях различных процессов.

В качестве примера рассматривается два последовательных процесса, которые удобно считать циклическими. В каждом цикле выполнения процесса существует критический интервал. Это означает, что в любой момент времени только один процесс может находиться внутри своего критического интервала. Чтобы осуществить такое взаимное исключение, оба процесса имеют доступ к некоторому числу общих переменных. Операции проверки текущего значения такой общей переменной и присваивание нового значения общей переменной рассматриваются как неделимые. То есть, если два процесса осуществляют присваивание новое значение одной и той же общей переменной одновременно, то присваивание происходит друг за другом и окончательное значение переменной одному из присвоенных значений, но никак не их смеси. Если процесс поверяет значение переменной одновременно с присваиванием ей значения другим процессом, то первый процесс обнаруживает либо старое, либо новое значение, но никак не их смесь.