4. Мультипроцессорная обработка

Мультипроцессорная обработка - это способ организации вычислительного процесса в системах с несколькими процессорами, при котором несколько задач(процессов, поток) могут одновременно выполнятся на разных процессорах системы.

Мультипроцессорная организация системы приводит к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами, например ,требуется планировать процессы не для одного, а нескольких процессоров (это гораздо сложнее). Сложности заключаются и в возрастании числа конфликтов по обращению к устройствам вв-выв, данных, общей памяти и совместно используемым программам. Необходимо предусмотреть эффективные средства блокировки при доступе к ресурсам системы. Все эти проблемы должны решатся ОС путем синхронизации процессов. Ведения очередей и планирования ресурсов.

Виды архитектур:

1. Симметричная архитектура – предполагает однородность всех процессоров и единообразия включения процессоров в общую схему мультипроцессорной системы.

Особенности:

-) Обычно разделяется одна большая память между всеми процессорами.

-) Ограниченная масштабируемость т.е. ограниченная возможность в наращивание процессоров т.к. используется общая оперативная память и все процессоры должны располагаться в одном корпусе (масштабируемость по вертикали)

-) память одна на все процессоры – легко решаются задачи, требующие обмена данными между процессами (высокая производительность).

2) Ассиметричная архитектура - процессоры могут отличатся как характеристиками так и функциональной ролью, которая поручается им в системе. Функциональная неоднородность влечет за собой структурные отличия во фрагментах системы, содержащие разные процессоры системы (напр. Отличие в периферии). Применяется масштабируемость по горизонтали т.к. требования единого корпуса отсутствует и система может состоять из нескольких устройств. Каждое из которых содержит один или несколько процессоров. Каждое такое устройство называется кластером.

Способы реализации вычислительного процесса:

1. Ассиметричное мультипроцессирование(«ведущий-ведомый») – наиболее простой способ организации вычислительного процесса в системах с несколькими процессорами.

Выделяется один из процессов в качестве ведущего, на котором работает ОС и который управляет всеми остальными «ведомыми» процессорами. Т.е. ведущий процессор берет на себя функции распределения задач и ресурсов, а ведомые процессоры работают как обрабатывающие устройства.

Может быть реализована как для симметричной мультипроцессорной архитектуры, в которой все процессоры аппаратно не различимы, так и для не симметричной, для которой характерна неоднородность процессоров, их специализация на аппаратном уровне.

Т.О. такая специализация снижает надежность системы в целом т.к. процессоры не являются взаимозаменяемыми.

2)Симметричное мультипроцессирование может быть реализовано в системах только с симметричной мультипроцессорной архитектурой. При такой организации все процессоры равноправно участвуют и в управлении вычислительно процесса, и в выполнении прикладных задач.

В данном случае ОС полностью децентрализована т.е. ее модули могут выполняться на любом доступном процессоре. Все процессоры работают с одной и той же динамически выработанной нагрузкой.

В случае отказа одного из процессоров симметричные системы сравнительно просто реконфигурируются, что является их большим преимуществом.