16. Мультипрограммирование или многозадачность, критерии организации мультизадачности

Мультипрограммирование (многозадачность) – способ организации вычислительного процесса при к-ром на одном процессоре попеременно выполняется сразу несколько программ. Эти программы совместно используют оперативную и внешнюю память, процессор, устр-ва ввода\вывода. Призвана повысить выполнение задач.

Критерии эффективности:

пропускная способность – кол-во задач, вып ОС в единицу времени

доступ раб пользователей – возможность интерактивно работать с неск программами на одной машине

реактивность с-мы – способность с-мы выдерживать заранее заданные интервалы времени между запуском программы и получение рез-тов.

Многозадачные ОС подразделяются на три типа в соответствии с использованными при их разработке критериями эффективности:

системы пакетной обработки (например, OC EC),

системы разделения времени (UNIX, VMS),

системы реального времени (QNX, RT/11).

Системы пакетной обработки предназначались для решения задач в основном вычислительного характера, не требующих быстрого получения результатов. Главной целью и критерием эффективности систем пакетной обработки является максимальная пропускная способность, то есть решение максимального числа задач в единицу времени.

Системы разделения времени призваны исправить основной недостаток систем пакетной обработки - изоляцию пользователя-программиста от процесса выполнения его задач. Каждому пользователю системы разделения времени предоставляется терминал, с которого он может вести диалог со своей программой.

Системы реального времени применяются для управления различными техническими объектами, такими, например, как станок, спутник, научная экспериментальная установка или технологическими процессами, такими, как гальваническая линия, доменный процесс и т.п. Во всех этих случаях существует предельно допустимое время, в течение которого должна быть выполнена та или иная программа, управляющая объектом, в противном случае может произойти авария: спутник выйдет из зоны видимости, экспериментальные данные, поступающие с датчиков, будут потеряны, толщина гальванического покрытия не будет соответствовать норме.

17. Многопроцессорность: сложность планирования загрузки процессоров, конфликты доступа к общим ресурсам

Симметричная архитектура предполагает однородность всех процессоров и единообразие включения процессоров в общую схему. Симметричные мультипроцессорные системы разделяют одну большую память между всеми процессорами. Масштабируемость ограничена, вследствие того, что все они пользуются одной и той же ОЗУ и должны располагаться в одном корпусе. В симметричной архитектуре все процессоры равноправно участвуют и в управлении вычислительным процессом, и в выполнении прикладных задач.

В ассиметричной архитектуре разные процессоры могут отличаться как своими характеристиками (производительность, надежность, система команд, вплоть до модели микропроцессора) так и функциональной ролью, которая поручаются им в системе. Например одни процессоры предназначены для работы в качестве основных вычислителей, другие – для управления подсистемой ввода-вывода, третьи – еще для каких-то особых целей. Каждое такое устройство называется кластером, а вся мультипроцессорная система – кластерной.

Ассиметричное мультипроцессирование является наиболее простым способом организации вычислительного процесса в системах с несколькими процессорами. Этот способ часто называют также «ведущий-ведомый».

Часто реализуется такая схема - один процессор является ведущим и на нем работает ОС, остальные предназначены только для вычислений.