Оглавление
Введение 2
Основная часть 3
Распределенные операционные системы 3
Мультипроцессорные системы 7
Гетерогенные мультикомпьютерные системы 9
Сетевые операционные системы 10
Гомогенные мультикомпьютерные системы 17
Заключение 18
Используемые источники 19
Введение
В каждой компьютерной системе скрыто программное обеспечение, которое контролирует обработку, управляет ресурсами и взаимодействует с дисплеем, сетевым интерфейсом, дисками, принтерами, оперативной памятью. В совокупности код, выполняющий обязанности по контролю и координации, называется исполнителем, наблюдателем, диспетчер задач или ядро. В итоге получается довольно сложная система. И если каждому программисту при реализации своего проекта требовалось бы разбираться во всех тонкостях каждого из выше перечисленных устройств, то тогда мы бы не увидели такого прогресса - программист бы просто не сдвинулся с “мертвой” точки. По этой причине компьютеры оснащены специальным уровнем программного обеспечения, который называется операционной системой.
Компьютерные операционные системы являются одними из самых сложных объектов, созданных человечеством: они позволяют нескольким вычислительным процессам и пользователям совместно использовать ЦП одновременно, защищают данные от несанкционированного доступа. Всё, что предлагает нам операционная система в качестве функционала - достигается путем выполнения множества сложных команд. Операционная система не является самостоятельным механизмом, который контролирует компьютер откуда-то из вне — она состоит из программного обеспечения. Во время выполнения приложения процессор не может переключаться на работу с операционной системой. Это справедливо и в обратную сторону. В системе существуют механизмы, которые гарантируют, что операционная система всегда восстановит управление после запуска приложения. Однако наличие таких механизмов усложняет проектирование системы.
Основная часть Распределенные операционные системы
Ознакомившись с понятием “операционные системы”, давайте перейдем к теме доклада. Операционные системы, относящиеся к распределенным - это недавнее достижение в мире компьютерных технологий. Они очень быстро нашли свою аудиторию и получили широкое распространение. Сутью распределенных систем является связь между процессами. С их помощью пользователь может получать доступ к файлам, которых нет в его системе, но присутствует в другой системе, что подключена к той же сети - организован удалённый доступ между системами. Распределёнными операционными системами являются такие ОС, которые имеют одну из возможностей:
1. Распределенное управление сосредоточенным ресурсом.
2. Сосредоточенное управление распределенным ресурсом.
3. Распределенное управление распределенным ресурсом.
Так как все ресурсы и функции распределены между множеством узлов, то здесь отсутствует единый управляющий центр, а, следовательно, выход из сети одного элемента не повлечет за собой остановку всей системы. На рисунке 1 представлена структура распределенных ОС, представляющая собой набор автономных узлов, соединенных одной сетью.
Рисунок 1. Структура распределенной операционной системы.
Специфика построения
Прозрачность для пользователя и программы:
Прозрачность расположения - расположение ресурсов должно оставаться пользователю неизвестным.
Прозрачность миграции - ресурсы могут перемещаться без изменения их имен.
Прозрачность размножения - количество существующих копий неизвестно пользователю.
Прозрачность конкуренции - множество пользователей разделяет ресурсы автоматически.
Прозрачность параллелизма - работа может выполняться без участия пользователя - параллельно.
Устойчивость к ошибкам и доступность - они характеризуют надежность
Секретность.
Производительность.
Гранулярность:
Мелкозернистый параллелизм - программа разбивается на множество мелких задач. Каждому процессору отводится своя. Так как объем работы, связанный с параллельной задачей, мал, то нагрузка распределяется между всеми процессорами равномерно. Следовательно, облегчается балансировка нагрузки. Но из-за того, что программа разбивается на небольшие задачи - уменьшается объем обрабатываемых данных, что приводит к использованию большего числа процессоров. А это увеличивает затрачиваемые ресурсы на связь и синхронизацию. Примером такого параллелизма может являться система нейронов нашего мозга.
Крупнозернистый параллелизм - программа разбивается на несколько крупных задач. Из-за этого каждый процессор обрабатывает большой объем данных. Такая нагрузка может привести к дисбалансу, при котором часть задач обрабатывает большую часть данных, а другие бездействуют. При таком параллелизме большая часть вычислений производится последовательно на процессоре, поэтому при крупномасштабном параллелизме невозможно использование параллелизма в программе. Преимуществом крупномасштабного параллелизма являются низкие затраты на связь и синхронизацию.
Масштабируемость.
С использованием монолитного ядра ОС или микроядра у системы появляется гибкость.
Физическая память компьютеров не зависит от процессов, что выполняются на других компьютерах. Благодаря этому распределенные системы не похожи на сильно связанные многопроцессорные системы. А значит и работоспособность ядра системы каждого компьютера не зависит от внешних условий эксплуатации распределенной среды.