Операционные сети сущ. ОС. Обзор содержания дисциплины операционные системы Обсуждение функций и эксплуатационных требований к ос
 Скачать 356.76 Kb.
|
Сравнительные характеристики алгоритмов шифрования
ЛЕКЦИЯ 10. МУЛЬТИПРОЦЕССОРНЫЕ ОС В общем случае различают многопроцессорные вычислительные системы (ВС) с общей (разделяемой) памятью (вычислители с симметричной мультипроцессорной обработкой – SMP), ВС с распределенной памятью – многомашинные системы (вычислители с массовым параллелизмом – MPP и вычислительные кластеры), распределенные системы (слабосвязанные системы), объединяемые компьютерной сетью в единую вычислительную систему на прикладном уровне с помощью промежуточного программного обеспечения, предоставляющего однородный уровень для взаимодействующих приложений. Для организации мультипроцессорной обработки в данных ВС применяют различные инструменты. В SMP-вычислителях мультипроцессорную обработку организуют многопроцессорные ОС. В МРР-вычислителях используются коммуникационные средства многомашинных систем. В распределенных системах применяется промежуточное программное обеспечение, основанное на документе, файлах, объектах, координации. МНОГОПРОЦЕССОРНЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ (МОС) МОС нацелены на поддержание высокой производительности вычислительных систем с несколькими процессорами. Основная задача МОС состоит в обеспечении прозрачности числа процессоров для приложений. Различают три варианта построения МОС. Простейшая организация МОС основана на принципе: каждому процессору – своя ОС. В данной модели статически разделяется память по числу процессоров, каждый процессор имеет свою копию ОС с реентерабельным разделяемым кодом ОС и индивидуальными данными. При такой организации процессоры работают как независимые вычислители. Достоинствами такого подхода является простота, возможность заранее запланированного (статического) совместного использования памяти и внешних устройств, возможность взаимодействия приложений через общую область памяти. К недостаткам следует отнести: дублирование управляющих структур при каждом процессоре, невозможность динамического перераспределения используемой памяти, невозможность совместного использования ЦП, т.к. каждый процессор планирует свою работу на собственном множестве приложений (как результат – один процессор может быть загружен, а другой – простаивать), невозможность обеспечения когерентности кэша данных совместно используемых внешних устройств, поскольку каждый процессор реализует кэширование независимо от других. ЦП1 ЦП2 ЦПm Память Ввод-вывод  Системная шина В основе второго варианта организации МОС лежит принцип: хозяин – подчиненный (ведущий – ведомый). В данной модели используется одна копия ОС, которая выполняется на первом процессоре вычислителя (ведущий процессор). Все остальные процессоры (ведомые) выполняют прикладные процессы. Все системные вызовы перенаправляются на ведущий процессор, который поддерживает в актуальном состоянии единые управляющие структуры данных. При отсутствии системной работы ведущий процессор также как и остальные выполняет пользовательские приложения. Основным преимуществом данной организации МОС является отсутствие недостатков предыдущей модели. Недостатком является потенциально узкое место ведущего процессора при интенсивном потоке системных вызовов от большого числа ведомых процессоров. Такая модель проста и работоспособна при небольшом числе процессоров и применяется обычно во встроенных системах. ЦП1 ЦП2 ЦПm Память Ввод-вывод  Системная шина Третья модель МОС основана на симметричной мультипроцессорной обработке и устраняет перекос второй модели. Здесь также как и в предыдущей схеме имеется одна копия ОС, но выполнять ее может любой процессор. Системные вызовы от приложений вызывают прерывание на процессоре, выполняющем прикладной процесс с переходом из пользовательского режима в режим ядра и последующей обработкой системного вызова. В рамках данной модели обеспечивается динамический баланс загрузки всех процессоров, эффективное использование памяти. Основной недостаток симметричной МОС состоит в необходимости синхронизации доступа конкурирующих процессоров вычислителя к управляющим структурам. Для снижения издержек от конкуренции симметричную МОС расщепляют на независимые критические области, не взаимодействующие друг с другом, которые могут выполняться параллельно на различных процессорах. При этом синхронизировать нужно только доступ к конкретным частям МОС. Как следствие код симметричной МОС имеет сложную структуру и требует команды высококвалифицированных специалистов для развития функциональности и сопровождения в течение жизненного цикла. Модель симметричной МОС используется в настоящее время во всех SMP-вычислителях общего назначения. ЦП1 ЦП2 ЦПm Память Ввод-вывод  Системная шина Планирование времени мультипроцессора. В отличие от однопроцессорной системы, где планирование одномерно, на мультипроцессорном вычислителе планирование двумерно (во времени и в пространстве процессоров). Дополнительным фактором усложняющим планирование является возможная взаимная зависимость связанной группы процессов. Планирование независимых процессов. Простейший алгоритм планирования независимых процессов состоит в сопровождении одного или нескольких (по приоритетам) списков готовых к выполнению процессов. |