23. Smp архитектура и ее развитие
SMP архитектура (symmetric multiprocessing) - cимметричная многопроцессорная архитектура. Главной особенностью систем с архитектурой SMP является наличие общей физической памяти, разделяемой всеми процессорами.
Сравнительно небольшое количество процессоров в таких машинах позволяет иметь одну централизованную общую память и объединить процессоры и память с помощью одной шины.
Память является способом передачи сообщений между процессорами, при этом все вычислительные устройства при обращении к ней имеют равные права и одну и ту же адресацию для всех ячеек памяти. Поэтому SMP архитектура называется симметричной. Последнее обстоятельство позволяет очень эффективно обмениваться данными с другими вычислительными устройствами. SMP-система строится на основе высокоскоростной системной шины (SGI PowerPath, Sun Gigaplane, DEC TurboLaser), к слотам которой подключаются функциональные блоки трех типов: процессоры (ЦП), операционная система (ОП) и подсистема ввода/вывода (I/O). Для подсоединения к модулям I/O используются уже более медленные шины (PCI, VME64). ОС автоматически (в процессе работы) распределяет процессы по процессорам. Основные преимущества SMP-систем:
• простота и универсальность для программирования.
• легкость в эксплуатации.
• относительно невысокая цена.
Недостатки:
• системы с общей памятью, построенные на системной шине, плохо масштабируемы.
24.Логическая организация памяти эвм.
Логическая организация памяти необходима для устранения несоответствия между адресным пространством памяти и ее реальным, физическим объемом. Для того чтобы адресоваться к операндам и командам, не напрягая при этом адресное пространство памяти, существует много способов. Одна из идей в этой области заключается в том, что адрес ячейки памяти помещают в регистр процессора, а в команде содержится ссылка на этот регистр. Стековая организация памяти применяется при вызове подпрограмм, временном хранении данных. Основные разновидности логической организации памяти стековая, сегментная, косвенная, свопинг решают задачу создания виртуальной памяти.
Описание:
Размер реальной физической памяти не соответствует адресному пространству процессора, разрядности его адресной шины.
Существует еще одна проблема - аппаратная организация памяти в виде линейного набора ячеек не соответствует представлениям программиста о том, как организовано хранение программ и данных.
Виртуальная память
Традиционным решением было использование вспомогательной памяти и разделения программы на несколько частей, так называемых оверлеев, каждый из которых перемещался по мере надобности между основной и вспомогательной памятью. В дальнейшем этот метод развился в страничную организацию памяти, когда память разбивалась на блоки фиксированного объема – страницы. Именно они образовывали единое линейное пространство адресов и перемещались с диска на основную память. Однако и этот метод не вполне удовлетворил потребности программистов и эволюционировал в сегментную организацию памяти. Сегмент – область памяти определенного назначения, внутри которой поддерживается линейная адресация. В этом случае память представлялась блоками переменной длины (и большего размера, по отношению к страницам) – сегментами, иногда их называют параграфами что, на мой взгляд, больше отвечает существу дела.
Развитие методов организации вычислительного процесса в этом направлении привело к появлению метода, известного под названием – виртуальная память.
Таким образом, виртуальная память - это совокупность программно-аппаратных средств, позволяющих пользователям писать программы, размер которых превосходит имеющуюся оперативную память; для этого виртуальная память решает следующие задачи:
размещает данные в запоминающих устройствах разного типа, например, часть программы в оперативной памяти, а часть на диске;
перемещает по мере необходимости данные между запоминающими устройствами разного типа, например, подгружает нужную часть программы с диска в оперативную память;
преобразует виртуальные адреса в физические.
CPU
Виртуальный адрес
MMU
Данные
(или команды)
Кэш
Физический адрес
Основная
память
Данные Пересылка с применением ПДП
(
Дисковая
память
Рис. 8.1 Организация
виртуальной памяти
Все эти действия выполняются автоматически, без участия программиста, то есть механизм виртуальной памяти является прозрачным по отношению к пользователю. Трансляцию виртуальных адресов в физические выполняет модуль управления памятью или же диспетчер памяти (Memory Management Unit). Когда нужные данные (или команды) отсутствуют в основой памяти, диспетчер перемещает их туда с диска, для этого используется механизм ПДП. Наиболее распространенными реализациями виртуальной памяти является страничное, сегментное и странично - сегментное распределение памяти, а также свопинг.