17.4 Состав программного обеспечений мультимикропроцессорных систем

Программное обеспечение ММПС по своей структу­ре и составу строится с учетом преемственности к ПО существующих средств вычислительной техники. Про­граммное обеспечение, необходимое для функционирова­ния ММПС, условно разделяют на системное ПО языки программирования, инструментальное ПО (дополнитель­ные средства к основным программам) и прикладное ПО. К системному ПО относятся программы, которые обеспечивают выполнение прикладных программ, хотя сами непосредственно в решении задач пользователя не участвуют. Системное ПО управляет совместно ис­пользуемыми физическими и логическими ресурсами.

Системным ПО являются ОС и системы управления базами данных (СУБД). ОС представляет собой набор программ, которые управля­ют аппаратурой и выполняют необходимые для работ прикладных программ функции. В ММПС используют­ся централизованные и распределенные ОС.

Централизованная ОС в ММПС осуществляет общее управление ресурсами системы, обеспечивает взаимо­действие между модулями системы и выполняемыми программами и реализует динамическое распределение задач.

ММПС, работая под управлением распределенной операционной системы

(ОС), может функционировать в двух режимах. В первом режиме, используемом в случае достаточных объемов собственной оперативной памяти МПМ, копии ОС хранятся в каждом локальном ОЗУ. Во втором режиме, характерном для небольших объемов локальной оперативной памяти, единственный экземпляр ОС хранится в общей оперативной памяти ММПС и разделяется во времени всеми микропроцес­сорами системы. В любом из указанных режимов соб­ственная ОП каждого МПМ содержит программу текущей исполняемой ветви исходной параллельной программы и локальные данные, а общая ОП — объект­ный код исходной программы, совместно используемые данные и управляющие таблицы.

Системой управления базой данных (СУБД) назы­вают системные программы, выполняющие операции по подготовке и обработке данных для прикладных про­грамм. СУБД обеспечивает средства организации дан­ных, доступ к ним согласно предварительно определен­ным правилам.

Создание системного ПО ММПС сводится к допол­нению ОС базовых МПМ, из которых состоит ММПС, средствами для реализации параллельных процессов и возможности параллельной работы.

Инструментальное ПО состоит из программ, облег­чающих создание как системного, так и прикладного ПО. К нему относят, например, ассемблеры и трансля­торы.

Прикладное ПО ММПС состоит из программ, пред­назначенных для решения задач пользователя. При­кладное ПО требует для своего создания самого боль­шого объема работ. Затраты на создание приклад­ного ПО зависят от уровня системы подготовки про­грамм (СПП), количества и разнообразия требуемых прикладных программ. Более высокий уровень СПП уменьшает затраты на создание конкретной приклад­ной программы, однако при этом увеличиваются затра­ты на создание СПП. Зная требования к производи­тельности разрабатываемой ММПС для решения определенных задач, можно принять решение об уровне разрабатываемой СПП ММПС таким образом, чтобы общие затраты на создание ПО и библиотеки прикладных программ были минимальны. Каждый уровень ПО используется для создания необходимых прикладных программ и может быть применён для создания следующего, более высокого уровня ПО. Системные программы и трансляторы с языков, разработанные на определённом уровне, используется на более высоких уровнях ПО.

На уровнях 1 и 2 сложности ПО ММПС языков программирования ММПС является машинно-ориентиро­ванный язык и язык высокого уровня соответственно.

На уровне 3, где необходимо разработать трансля­тор с языка параллельного программирования, можно использовать существующие языки со средствами опи­сания параллельных процессов. Другим подходом яв­ляется использование процедурно-ориентированного языка программирования, расширенного необходимы­ми операторами и (или) программами.

На уровне 4 следует использовать язык параллель­ного программирования.

На уровнях 1 и 2 предполагается, что пользователь сам распараллеливает вычисления для МПМ, после чего для каждого МПМ разрабатывает свои программ­ные модули. Все пересылки информации между МПМ программирует пользователь, применяя программы межпроцессорных обменов операционной системы ММПС.

На уровне 3 СПП также предполагается, что поль­зователь распараллеливает программу самостоятельно. Однако в этом случае ему не нужно отдельно описывать программные единицы для каждого МПМ, поскольку при трансляции производится автоматическое разбие­ние программы по МПМ. Загрузку программных мо­дулей и обмен информацией между МПМ в процессе решения задачи выполняет супервизор мультипроцес­сорной обработки.

Вопросы разработки операционных систем ММПС рассматриваются в ряде работ, где обсуждаются опыт и проблемы создания эффективного программного обеспечения ММПС.