При замене процесса таблицу надо менять.

Виртуальное адресное пространство – множество виртуальных страниц, доступных для использования в программе. Количество виртуальных страниц определяется размером поля «номер виртуальной страницы» в адресе.

Физическое адресное пространство – оперативная память, подключенная к данному компьютеру. Физическая память может иметь произвольный размер (число физических страниц может быть меньше, больше или равно числу виртуальных страниц).

Достоинства и недостатки аппарата виртуальной страничной памяти

«+» Частичное решение проблемы фрагментации ОЗУ

«+» Организация защиты памяти, а также свопирования страниц

«-» Необходимость наличия в ЦП аппаратной таблицы значительных размеров

Существуют регистры процессора, где каждой виртуальной странице ставится в соответствие реальная физическая. В процессе выполнения программы при каждом обращении в память по какому-то виртуальному адресу по регистру приписки заменяется номер виртуальной страницы на соответствующую физическую, по адресу которой и будет обращение в память. Может произойти прерывание, происходит замена одного процесса на другой. Страницы будут откачены на внешнюю память (свопинг) и будут ждать нового обращения. После обработки прерываний происходит проверка закачены ли страницы обратно.

Многомашинные, многопроцессорные ассоциации.

А теперь вернемся немного назад и рассмотрим основы взаимодействия в сети. Время одпроцессорных компьютеров потихоньку уходит. То есть те компьютеры, которые мы относим к категории однопроцессорных, на самом деле являются многопроцессорными. Помимо ЦП имеется много других элементов, которые выполняют те или иные специальные функции.(обработка видео, графическая и т.д.) Идеально однопроцессорная система сходит на нет. Для работы с современными прикладными задачами требуется либо наличие нескольких компьютеров, либо многопроцессорная архитектура.

Причины:

1) Мы живем в информационном обществе – интернет как сфера общения между людьми. Необходимо получать информацию извне.

2)Появления спектра задач, для решения которых не возможно применять подходы, которые применялись для однопроцессорных систем, или их сложность не позволяет решать их на одном процессоре, следовательно требуется параллельная архитектура

Существует много различных подходов классификации. Но не существует адекватной по состоянию на сегодняшний день классификации.

Поговорим о классификациях Флинна.

Есть поток управляющей информации – собственно команд (инструкций), и поток данных. Считаем потоки данных и команд независимыми (условно). Рассмотрим все возможные комбинации:

ОКОД (SISD – single instruction (одиночный поток команд), single data stream, (одиночный поток данных)) Традиционные компьютеры, которые мы называем однопроцессорными. То есть для каждой команды одиночные порции операндов, которые будут обрабатываться. . Пример – классическая машина по Фон - Нейману.

ОКМД(SIMD – single instruction(одиночный поток команд), multiple data stream(множественный поток данных)) Для каждой команды порция данных (векторная или матричная обработка данных)

Можно разделить на две группы:

массивно – параллельные процессоры (существует набор процессоров, работающих одинаково с данными, например на всех выполняется сложение)

векторные процессоры (работают с данными как с вектором)

МКОД (MISD – multiple instruction(множественный поток команд), single data stream(одиночный поток данных)) – это вырожденная категория, считается, что ее нет. Т Т.о. эта категория пока не охваченная, и не понятно, как ее можно охватить, хотя есть интерпретации и этой категории, например, к ней иногда относят всякого рода параллельные специализированные графические системы, которые занимаются, предположим, распознаванием, то есть когда над одной порцией данных одновременно используются разные команды.

МКМД (MIMD - multiple instruction(множественный поток команд), multiple data stream(множественный поток данных)) Многомашинная осоциация.Некоторое количество процессорных элементов, каждый из которых обрабатывает свои данные.

MIMD - >=2 процессоров, имеющих свои устройства управления, каждый из которых может выполнить свою программу.

Системы с общей оперативной памятью Для всех процессорных элементов имеется общая оперативная память. Исполняемая программа берется из единого пространства, куда имеет доступ все процессоры. Любое слово памяти читается одновременно несколькими процессорами, следовательно необходима синхронизация чтения и записи.

С ростом числа процесоров рост производительности замедляется. И начиная с некоторого количества увеличивать число процессоров нет смысла.

UMA Каждый из процессорных элементов, входящих В систему имеет равные возможности и скорость доступа в ОП.

SMP Настроена на параллелизм. Имеют ограничения от аппаратной и от программной реализации – начиная с некоторого количества элементов возникают проблемы с синхронизацией.

NUMA Каждый процессорный элемент имеет локальную память (с быстрым к ней доступом) и нелокальную (долгий по времени доступ).Обеспечивается досткп ко всей ОП, но куда-то быстрее, куда-то медленнее. Формат данных не унифицирован.

Системы с распределенной оперативной памятью есть >= 2 процессорных элемента, каждый из которых имеет свою локальную оперативную память, к которой не имеет доступ другие процессоры.

COW Наиболее популярна на сегодняшний день многомашинная система, которая объединяет специальной быстрой сетью и предназначена для решения на этом комплексе тех или иных прикладных задач.

MPP Промышленное развитие кластеров.Используются спец. Средства коммуникации, более дорогиие и более специализированные.

Гетерогенные – системы объединяющие кластеры разных мощностей. Преимущества кластеров: 1) относительная дешевизна; 2) способность к расширению, увеличению мощностей.

Основная проблема высокопроизводительнах ЭВМ- отвод тепла. Сначала воздух, потом вода, потом энертные газы.

Терминальные комплексы

Терминальный комплекс – это многомашинная ассоциация предназначенная для организации массового доступа удаленных и локальных пользователей к ресурсам некоторой вычислительной системы

Терминальный комплекс может включать в свой состав:

1) основную вычислительную систему – систему, массовый доступ к ресурсам которой обеспечивается терминальным комплексом;

2)

2) локальные мультиплексоры – аппаратные комплексы, предназначенные для осуществление связи и взаимодействия вычислительной системы с несколькими устройствами через один канал ввода/вывода, в общем случае возможна схема M x N, где M – число обслуживаемых мультиплексором устройств, N число используемых для организации работы каналов ввода/вывода (M > N);

3)

3) локальные терминалы – оконечные устройства, используемые для взаимодействия пользователей с вычислительной системой (это могут быть алфавитно-цифровые терминалы, графические терминалы, устройства печати, вычислительные машины, эмулирующие работу терминалов и т.п.) и, подключаемые к вычислительной системе непосредственно через каналы ввода/вывода или через локальные мультиплексоры;

4)

4) модемы – устройства, предназначенные для организации взаимодействия вычислительной системы с удаленными терминалами с использованием телефонной сети. В функцию модема входит преобразование информации из дискретного, цифрового представления, используемого в вычислительной технике в аналоговое представление, используемое в телефонии и обратно (в общем случае модем это устройство, предназначенное для взаимного преобразования данных из различных форм представления, например, могут быть оптические модемы, преобразующие данные из цифрового формата в оптический, предназначенный для передачи по оптоволоконным линиям связи). Со стороны вычислительной системы модем подключается либо через канал ввода/вывода, либо через мультиплексор.

5)

5) удаленные терминалы – терминалы, имеющие доступ к вычислительной системе с использованием телефонных линий связи и модемов.

6)

6) удаленные мультиплексоры – мультиплексоры, подключенные к вычислительной системе с использованием телефонных линий связи и модемов.

Линии связи / каналы

Телефонная сеть состоит из набора телефонных станций, объединенных друг с другом линиями связи. Связь абонентов телефонной в том числе и связь удаленных терминалов с вычислительной системой осуществляется с использованием коммутируемого канала, либо по выделенным каналам.

Две разновидности каналов:

1)Коммутируемые – поднимая трубку домашнего телефона мы даем на АТС информацию, что хотим соединиться с абонентом. Сигнал передается на ближайшую станцию на пути к вызываемому абоненту. Количество абонентов АТС < количества одновременно обрабатываемых линий.(между АТС также) Существуют 2 проблемы : время, затрачиваемое на коммутацию; возможность отказа от соединения (в новый год, когда все хотят позвонить). При нескольких звонках к одному и тому же абоненту, раз от раза маршруты коммутации (т.е. набор проводов, по которым идет сообщение) отличаются друг от друга, за счет того, что каждый раз выбираются свободные каналы в телефонных станциях по пути соединения. После завершения сеанса связи между абонентами коммутируемый канал освобождается.

2) Выделенный - обеспечивает связь между 2 абонентами на постоянной основе. Уменьшает пропускную способность остальной сети. За то этот канал с гарантированным качеством соединений.

Линии связи, связывают удаленный терминал с:

- терминальным комплексом – канал точка-точка.

эта линия может быть либо выделенной (мы договариваемся с телефонными станциями и фиксируем коммутацию), либо коммутируемой.

- группой удаленных терминалов – многоточечный канал.

на входе находится удаленный мультиплексор. Многоточечные каналы также могут быть либо выделенными, либо коммутируемыми.

С точки зрения передачи потоков информации:

1.Симплексные каналы - каналы, по которым передача информации ведется в одном направлении (например, телевизионный канал – обеспечивает передачу информации только в одном направлении от передающей антенны к принимающей).

2.Дуплексные каналы - каналы, которые обеспечивают одновременную передачу информации в двух направлениях (например, телефонный разговор, мы одновременно можем и говорить и слушать).

3.Полудуплексные каналы - каналы, которые обеспечивают передачу информации в двух направлениях, но в каждый момент времени только в одну сторону (подобно рации).

Компьютерные сети.

В некотором смысле вычислительная сеть, или сеть ЭВМ, или компьютерная сеть – это есть развитие и обобщение идей, которые были изначально заложены в терминальных комплексах. С точки зрения архитектуры, можно говорить, что архитектура очень похожа, если заменить терминальные устройства на компьютеры. В общем случае вычислительная сеть представляет собой программно-аппаратный комплекс, обладающий след характеристиками:

1. Сеть может состоять из значительного числа взаимодействующих друг с другом компьютеров, обеспечивающих сбор, хранение, передачу и обработку информации.

2. Компьютерная сеть предполагает распределенную обработку информации. Т.е. информация, поступающая к конкретному потребителю может на разных узлах этой сети обрабатываться, и результатом является комплексный результат распределенной обработки этой информации при передаче и доступе в сети.

3. Расширяемость сети. Возможность развития компьютерных сетей, как по протяженности, т.е. территориальному размещению, так и по расширению пропускной способности каналов связи, и по количеству, и по производительности компьютеров.

4. Возможность использования симметричных интерфейсов обмена информацией между ЭВМ сети. Т.е. возможность построения сети, в которой взаимодействующие компьютеры будут равноправны, т.е. в отличии от модели терминальной сети, где присутствует основной узел и вся сеть строится по доступу к этому узлу, сеть может быть достаточно равноправной и симметричной.

Компьютерная сеть – объединение компьютеров (или вычислительных систем), взаимодействующих через коммуникационную среду.

Коммуникационная среда – каналы и средства передачи данных