Ответы к операционным системам. Вопросы по дисциплине Операционные системы
 Скачать 1.44 Mb.
|
|
Схемы распределённых вычислительных систем Мультипроцессорные системы Мультипроцессорные системы: все процессоры имеют прямойдоступ к общей памяти. В кэше сохраняются данные, обращение к которым происходит наиболее часто. Схема мультипроцессорной системы показана на рис. 15.1.Если запрошенные данные находятся в кэш-памяти, то на запрос процессоа реагирует она и обращения к шине не выполняются.Эффективность кэша – коэффициентом кэш-попаданий. В системах с несколькими процессорами и блоками памяти можетбыть использована коммутирующая решетка, показанная на рис. 15.2.  Если процессор А записывает слово в память, а процессор В микросекундах позже считывает слово из памяти, то память, обладающая таким поведением, называется согласованной.Проблема мультипроцессорных систем шинной архитектуры состоит в их ограниченной масштабируемости, даже в случае использования кэша. Проблема согласования памяти  Когда процессор желает получить доступ к конкретному модулю памяти,то соединяющие их узловые коммутаторы мгновенно открываются, организуя запрошенный доступ. Недостатком коммутирующей решетки является то, что при наличии n процессоров и n модулей памяти потребуется n 2 узловыхкоммутаторов. Для организации более эффективного взаимодействия междупроцессорами и памятью ЭВМ используют омега-сеть, представленная на рис. 15.3.  Такая сеть содержит четыре коммутатора типа 2 x 2. Каждый изних имеет по два входа и два выхода. Каждый коммутатор может соединять любой вход с любым выходом.Любой процессор может получить доступ к любому блоку памяти.Однако следует иметь в виду, что такой способ коммутацииимеет и отрицательную сторону. Недостаток коммутирующих сетейсостоит в том, что сигнал, идущий от процессора к памяти или обратно, вынужден проходить через несколько коммутаторов. Иерархические системы В этом случае с каждым процессором ассоциируется некотораяобласть памяти. Каждый процессор может быстро получить доступ ксвоей области памяти. Доступ к другой области памяти происходитзначительно медленнее. Пример: машина с неунифицированным доступом к памяти (NonUniform Memory Access, NUMA). Машины NUMA имеют лучшее среднее время доступа к памяти,чем машины на базе омега-сетей. Размещение программ и данныхнеобходимо производить так, чтобы большая часть обращений шла клокальной памяти, при этом каждый процессор напрямую связан сосвоей локальной памятью. Гомогенные системы В таких вычислительных системах узлы монтируются в большой стойке и соединяются единой высокоскоростной сетью. В мультикомпьютерных системах с шинной архитектурой процессоры соединяютсяпри помощи разделяемой сети множественного доступа. Скорость передачи данных в сети обычно равна 100 Мбит/с. В коммутируемых мультикомпьютерных системах сообщения,передаваемые от процессора к процессору, маршрутизируются в соединительной сети в отличие от принятых в шинной архитектуре широковещательных рассылок. Реализация таких систем выполняется на основе «коммутационной решетки» (рис. 15.4). Решётки просты для понимания и удобныдля разработки на их основе печатных плат.  Гомогенные системы могут быть представлены также в виде гиперкуба. Гиперкуб представляет собой куб размерностью n.Его можно представить в виде двух обычных кубов, с 8 вершинами и 12 ребрами каждый (рис. 5.15). Каждая вершина – это процессор.Каждое ребро – это связь между двумя процессорами. Для расширения гиперкуба к этой фигуре еще один комплект из двух связанных кубов, соединив соответствующие вершины двух половинок фигуры.  |