Параллельные компьютерные системы и особенности их ОС.
Параллельные компьютерные системы и особенности их ОС. - раздел Науковедение, КУРС ЛЕКЦИЙ по дисциплине ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ Параллельные Компьютерные Системы– Это Мультипроцессорные Си...
Параллельные компьютерные системы– это мультипроцессорные системы с несколькими непосредственно взаимодействующими процессорами. Классические примеры: из зарубежных компьютеров - CRAY, из отечественных – "Эльбрус"; из более современных – компьютеры серии СКИФ. В настоящее время выпускаются мультипроцессорные рабочие станции - например, купив или получив в подарок настольный компьютер, Вы можете обнаружить в его составе два или даже четыре процессора. Соответственно, ОС должна обеспечивать реконфигурацию такой системы, подключение новых процессоров или удаление процессоров из системы, распараллеливание решения задачи на нескольких процессорах и синхронизацию решающих ее параллельных процессов.
Среди параллельных компьютеров выделяются тесно связанные (tightly coupled) системы, в которых процессоры разделяют общую память и таймер (такты); взаимодействие между ними происходит через общую память.
О параллельных компьютерах архитектур Very Long Instruction Word (VLIW) и Explicit Parallelism Instruction Computer (EPIC), в которых распараллеливание вычислений происходит на уровне команд, мы уже говорили в "Понятие операционной системы (ОС), цели ее работы. Классификация компьютерных систем".
Многоядерные (multi-core) компьютеры(см. также "Понятие операционной системы (ОС), цели ее работы.Классификация компьютерных систем") – компьютерные системы, основанные на тесно связанных друг с другом процессорах (ядрах), находящихся в одном кристалле, разделяющих ассоциативную память (кэш) второго уровня и работающих на общей памяти.
Преимущества параллельной компьютерной системы:
Улучшенная производительность(throughput) – очевидно, что распараллеливание алгоритма решения задачи может позволить уменьшить суммарное время ее решения;
Экономичность– в параллельной системе ОС может поручить часть работы другому процессору или ядру;
Повышенная надежность– при сбое или отказе одного из процессоров ОС может переключить вычисления на другой процессор;
"Дружественное" к пользователю снижение производительности (graceful degradation)– если один из процессоров отказал и выведен из конфигурации, пользователь, при правильной организации компьютера и ОС, может даже не почувствовать замедления вычислений
Устойчивость к ошибкам (fail-soft system)– стабильная работа многопроцессорной системы при ошибке в аппаратуре или в программе.
Расцвет ОС в 2000-х гг
В настоящее время мы являемся свидетелями небывалого расцвета операционных систем, поэтому для их изучения сейчас для студентов открываются огромные возможности: выпускаются новые ОС для на
Понятие операционной системы и цели ее работы
После краткого вводного обзора перейдем к основным понятиям и их определениям. Прежде всего, дадим определение операционной системы.
Операционная система(ОС
Компоненты компьютерной системы
Чтобы лучше понять место и роль операционной системы в процессе вычислений, рассмотрим компьютерную систему в целом. Она состоит из следующих компонентов:
Аппаратура (hardwar
Основные компоненты операционной системы
Рассмотрим теперь основные части ОС.
Ядро (kernel) –низкоуровневая основа любой операционной системы, выполняемая аппаратурой в особом привилегированном режиме
Ключевые термины
CISC (Complicated Instruction Set Computer – компьютер с усложненной системой команд) –исторически первый подход к компьютерной архитектуре, суть которого в усложненности в системы
Внешние устройства- см. Устройства ввода-вывода
Гибридный процессор– новый, все шире распространяющийся подход к архитектуре компьютеров, при котором процессор имеет гибридную структуру – состоит из (многоядерного) центрального
Краткие итоги
В настоящее время наблюдается бурное развитие операционных систем (Windows, Linux, Solaris, MacOS и др.) , в том числе – с открытым исходным кодом (Windows Research Kernel, Linux, OpenSolaris и др.
История ОС
В ранних mainframe-компьютерах (1940-1950 гг.), первым из которых был компьютер ENIAC (1947 г., США), операционные системы отсутствовали. Обращение к памяти в этих компьютерах осуществлялось по реа
Диалекты UNIX
Одним из наиболее широко используемых семейств операционных систем с 1970-х гг. является UNIX. Существуют сотни диалектов UNIX. Все они имеют ряд общих возможностей, в том числе – мощные командные
Отечественные операционные системы
При анализе истории развития области ИТ следует иметь в виду особые условия, в которых развивались эти разработки как в СССР (России), так и в США, начиная с 1950-х гг. – "холодная война"
ОС пакетной обработки с поддержкой мультипрограммирования
Более развитые операционные системы поддерживают режим мультипрограммирования –одновременной обработки и размещении в памяти сразу нескольких пользовательских заданий. Распределени
Ключевые термины
FIFO (First-In-First-Out)– режим обслуживания некоторой очереди (например, очереди введенных заданий) в порядке их поступления.
UNIX -первая мобил
Краткие итоги
В ранних mainframe-компьютерах операционные системы отсутствовали. Обращение к памяти осуществлялось по конкретным физическим адресам, обращение к внешним устройствам – специальными командам, также
Вопросы
Каким образом происходило обращение к памяти и к внешним устройствам для ранних моделей компьютеров, при отсутствии операционных систем? Назовите классические операционные системы 19
Особенности ОС для персональных компьютеров
В "История ОС. Отечественные ОС. Диалекты UNIX. Режимы пакетной обработки, мультипрограммирования, разделения времени " мы анализировали особенности ОС для более ранних компьютеров общего
Симметричные и асимметричные мультипроцессорные системы
Симметричная мультипроцессорная система - symmetric multiprocessing (SMP) –это многопроцессорная компьютерная система, все процессоры которой равноправны и используют одну и ту же
Архитектура компьютерной системы
увеличить изображение Рис. 4.1. Архитектура компьютерной системы.
Компьютерная система имеет модульную структуру.
Функционирование компьютерной системы
Преимущество описанного модульного подхода к аппаратуре в том, что центральный процессор, память и внешние устройства могут функционировать параллельно. Работой каждого устройства управляет специал
Обработка прерываний
Операционную систему можно рассматривать как программу, управляемую прерываниями (interrupt-driven program).Прерывание центрального процессора передает управление подпрограмме обра
Структура памяти
Основная (оперативная) память– единственная крупная часть памяти, к которой процессор имеет непосредственный доступ. Как известно, содержимое основной памяти не сохраняется после п
Аппаратная защита памяти и процессора
В целях совместного использования системных ресурсов (памяти, процессора, внешних устройств) несколькими программами, требуется, чтобы аппаратура и операционная система обеспечили невозможность вли
Ключевые термины
Bluetooth– интерфейс для беспроводного подключения (с помощью радиосвязи) к компьютеру мобильных телефонов, органайзеров, наушников, плейеров и многих других видов устройств.
Краткие итоги
Компьютерная система состоит из модулей – процессора, памяти и внешних устройств, каждое из которых управляется своим контроллером, соединенных между собой системной шиной. В современных компьютерн
Вопросы
Назовите основные компоненты, из которых состоит настольная или портативная компьютерная система. Что такое системная шина и какова ее роль в компьютерной системе? Что такое
Упражнения
Составьте наиболее предпочтительную, с Вашей точки зрения, конфигурацию офисного настольного компьютера для Вашей повседневной работы. Укажите объем памяти, быстродействие, виды портов и внеш
Лекция N 9 Управление памятью
Организация оперативной памяти (ОП) и управление ей - одна из главных задач, решаемых ОС. Под организацией ОП понимают, каким образом представляется и используется эта память. При м
Лекция N 10 Управление вводом-выводом данных в ЭВМ
Одной из систем, имеющихся в любой ЭВМ общего назначения, является аппаратура ввода-вывода данных, состоящая из каналов (процессоров обмена), устройств управления периферийными устр
Лекция N 13 Локальные вычислительные сети
В настоящее время широкое распространение получили вычислительные сети, являющиеся эффективным средством распределенной обработки данных. Некоторым условным образом сети можно разде
Новости и инфо для студентов