Организация функционирования вычислительных систем

Организация функционирования вычислительных систем.

Управление вычислительными процессами в ВС осуществляют операционные системы, которые являются частью общего программ­ного обеспечения. В состав ОС включают как программы централи­зованного управления ресурсами системы, так и программы автоном­ного использования вычислительных модулей. Операционные системы многомашинных ВС являются более про­стыми. Обычно они создаются как надстройка автономных ОС от­дельных ЭВМ, поскольку здесь каждая ЭВМ имеет большую автоно­мию в использовании ресурсов (своя оперативная и внешняя память, свой обособленный состав внешних устройств и т.д.). В них широко используются программные методы локального (в пределах вычис­лительного центра) и дистанционного (сетевая обработка) комплексирования.

Общим для построения ОС многомашинных комплексов служит тот факт, что для каждой машины ВС другие машины играют роль некоторых внешних устройств, и их взаимодействие осуществляется по интерфейсам, имеющим унифицированное программное обеспече­ние. Все обмены данными между ЭВМ должны предусматриваться пользователями путем включения в программы специальных опера­торов распараллеливания вычислений. По этим обращениям ОС ВС включает особые программы управления обменом. При этом ОС дол­жна обеспечивать распределение и последующую пересылку заданий или их частей, оформляя их в виде самостоятельных заданий. Такие ОС, организуя обмен, должны формировать и устанавливать связи, контролировать процессы обмена, строить очереди запросов, решать конфликтные ситуации.

Программное обеспечение многопроцессорных ВС отличается большей сложностью. Это объясняется глубинной сложностью все­стороннего анализа процессов, формируемых в ВС, а также сложно­стью принятия решения в каждой конкретной ситуации. Здесь все операции планирования и диспетчеризации связаны с динамическим распределением ресурсов (оперативной и внешней памяти, процес­соров, данных системных таблиц, программ, периферийного обору­дования и т.п.). Центральное место в этом отводится степени исполь­зования и методам управления общей оперативной памятью. Здесь очень часто могут формироваться множественные конфликты, тре­бующие сложных процедур решения, что приводит к задержкам в вычислениях. Как таковые автономные ОС отдельных процессоров отсутствуют.

Для обеспечения эффективной работы многопроцессорных систем их операционные системы специализируют на следующие типовые методы взаимодействия процессоров: '

Рекомендация для Вас - Лекция 7.

•   «ведущий — ведомый»;

•   симметричная или однородная обработка во всех процессорах;

•   раздельная независимая работа процессоров по обработке зада­ний.

Выбор метода «ведущий — ведомый» в наибольшей степени соот­ветствует ВС с централизованным управлением. Здесь имеется опре­деленная аналогия с многомашинными системами, организованными по принципу «главная ЭВМ — вспомогательная ЭВМ». Диспетчерс­кие функции выполняются только одним процессором системы. Зак­репление этих функций может быть фиксированным и плавающим.

Симметричная или однородная обработка в матрице процессо­ров возможна при использовании однотипных процессорных элемен­тов, каждый из которых имеет непосредственные связи по передаче данных с другими элементами.

Раздельная или независимая работа вычислителей в многопроцес­сорных ВС осуществляется при параллельной обработке независимых заданий. Это позволяет получить максимальную производительность системы. Процедуры управления ею достаточно просты и уже опро­бованы на практике.