3.6.2.2. Управление ресурсами многопроцессорных систем при обработке пакетов независимых задач без прерываний
Алгоритм LPT
Рассмотрим систему, содержащую n идентичных процессоров, на которой необходимо решить без прерываний набор из L независимых задач с временами решения ti,i=1,…,L . Получение расписания с минимальным временем решения и в этом случае является NP-трудной задачей. Один из наиболее эффективных и нетрудоемких алгоритмов организации вычислений в этом случае – алгоритм LPT (longest-processing task first) - самая длинная задача решается первой), являющийся частным случаем алгоритма критического пути для независимых задач. Суть этого алгоритма заключается в назначении задач в порядке убывания времени решения на освобождающиеся процессоры. Сотрудником фирмы BellLaboratories США, Грэхемом в 1967г. был получен следующий результат.
При использовании алгоритма LPT для распределения любого пакета П=Zi независимых задач без прерываний в системе с n идентичными процессорами справедливо:
T £ (4/3-1/3n)*T0,
где Т- время решения пакета П при распределении задач алгоритмом LPT,
T0 - длина соответствующего оптимального расписания .
Очевидно,
T0
≥
.
Приведенная оценка является наилучшей.
27. Производительность мультипроцессорных систем с общей и индивидуальной памятью
Для увеличения производительности в состав ВС может вводиться несколько процессоров, способных функционировать параллельно во времени и независимо друг от друга и наряду с тем взаимодействовать между собой и с другим оборудованием системы. ВС, содержащие несколько процессоров, связанных между собой и с общим для них комплектом внешних устройств, называются мультипроцессорными системами (МПС).
Производительность МПС увеличивается по сравнению с однопроцессорной системой в результате того, что мультипроцессорная организация создает возможность для одновременной обработки нескольких задач или параллельной обработки различных частей одной задачи.
В ряде случаев требуется обеспечить непрерывность функционирования системы во времени. Это означает, что отказ в любом устройстве ВС, в том числе и в процессоре, не должен приводить к катострофическим последствиям, то есть система должна сохранять работоспособность и после отказа. В таком случае все устройства ВС должны быть по крайней мере задублированы и система должна содержать не менее двух процессоров, то есть строиться, как МПС.
Наиболее существенен в структурной организации МПС способ связи между процессорами и памятью системы. В этом аспекте МПС разделяются на МПС с памятью общей (полнодоступной) и индивидуальной (раздельной).
3.6.3.1. Мпс с общей памятью
В МПС с общей памятью каждый из процессоров имеет доступ к любому модулю памяти, которые могут функционировать независимо друг от друга и в каждый момент времени могут выполняться одновременные обращения для записи или чтения слова информации, число которых определяется числом модулей. Конфликтные ситуации (обращение к одному и тому же модулю памяти) разрешаются коммутатором, начинающим обслуживать первым устройство с наибольшим приоритетом, например процессор с наименьшим номером. Каждый из процессоров может инициировать работу любого канала ввода/вывода.
Структура МПС с общей памятью наиболее универсальна: любая информация, хранимая в памяти системы, в равной степени доступна любому процессору и каналу ввода/вывода. Отрицательное свойство МПС с общей памятью – большие затраты оборудования в коммутаторах (эти затраты пропорциональны произведению числа устройств, подключенных к памяти, и числа модулей памяти).