41

Операционные системы	Колесников Л.П.
Модуль 2 Параллельность. Планирование и диспетчеризация процессов.

ФПТ

2011

Тема / Лекция	ОГЛАВЛЕНИЕ	Стр.
Тема 4 Лекция 6	Понятия параллельного выполнения. 1. Принципы параллельных вычислений. 2. Параллелизм в системах аппаратного оборудования 3. Параллелизм многозадачных ВС 4. Параллелизм в системах программного обеспечения	3
Лекция 7	5. Аппаратная поддержка многозадачного режима 6. Алгоритм аппаратного переключения между задачами 7. Параллелизм в системах программного обеспечения	7
Тема 5 Лекция 8	Организация параллельных взаимодействующих вычислений. 1. Независимые и взаимодействующие вычислительные процессы. 2. Средства синхронизации и связи взаимодействующих вычислительных процессов	11
Лекция 9	3. Средства синхронизации и связи взаимодействующих вычислительных процессов	17
Лекция 10	4. Почтовые ящики 5. Конвейеры и очереди сообщений	23
Тема 6 Лекция 11	Планирование и диспетчеризация. 1. Операции планирования и диспетчеризации 2. Типы планирования процессора 3. Алгоритмы планирования	29
Лекция 12	4. Планирование и диспетчеризация процессов и задач 5. Дисциплины диспетчеризации	37

Лекция 6

Тема 4: Понятия параллельного выполнения

План лекции:

1. Принципы параллельных вычислений.

2. Параллелизм в системах аппаратного оборудования

3. Параллелизм многозадачных ВС

4. Параллелизм в системах программного обеспечения

Литература:

М.Ф.Бондаренко, О.Г.Качко Операційні системи : навч.посібник. 2008. 432с. Стр.76 – 79

Вильям Столлингс. Операционные системы, 4-е изд. 2002. 848с. стр.246-256

Основные вопросы, на которых сосредотачивается внимание разработчиков операционных систем, связаны с управлением процессами и потоками.

• Многозадачность: управление множеством процессов в однопроцессорной системе.

• Многопроцессорность: управление множеством процессов в многопроцессорной системе.

• Распределенные вычисления: управление множеством процессов, выпол­няемых в распределенной вычислительной системе с множеством компью­теров. Основным примером таких систем являются широко распространен­ные в последнее время кластеры.

Фундаментальной концепцией этой области, да и разработки операционных систем в целом, является концепция параллельных вычислений (concurrency).

Параллельность охватывает множество вопросов разработки, включая вопросы обмена информацией между процессами, разделения ресурсов, синхронизацию работы процессов и распределение процессорного времени между различными процессами.

Параллельность проявляется в трех различных контекстах.

• Множественные приложения: многозадачность разработана для того, чтобы позволить динамически разделять процессорное время между рядом актив­ных приложений.

• Структурность приложений: в качестве развития парадигмы модульной раз­работки и структурного программирования некоторые приложения могут быть разработаны как множество параллельно работающих процессов.

• Структура операционной системы: преимущества структурного про­граммирования доступны не только прикладным, но и системным про­граммистам, и, как вы знаете, операционные системы также зачастую реализуются в виде набора процессов или потоков.

4.1. Принципы параллельных вычислений

В однопроцессорной многозадачной системе процессы чередуются для соз­дания иллюзии одновременного выполнения. Несмотря на то что при этом не достигается реальная параллельная работа процессов и, более того, имеются определенные накладные расходы, связанные с переключением между процессами, такое чередующееся выполнение обеспечивает немалые вы­годы с точки зрения эффективности и структуризации программ.

В многопро­цессорных системах возможно не только чередование процессов, но и их пере­крытие .

На первый взгляд может показаться, что чередование и перекрытие представ­ляют собой принципиально отличающиеся режимы работы и, соответственно, при этом возникают различные проблемы. Однако в действительности обе технологии, которые можно рассматривать как примеры параллельных вычислений, порождают одинаковые проблемы.

1. В однопроцессорных системах проблемы вытекают из основ­ных характеристик многозадачных систем: невозможно предсказать относительную скорость выполнения процессов. Она зависит от других процессов, способа обработки прерываний операционной системой и стратегий планирования операционной систе­мы..

Участие операционной системы

Можно перечислить следующие вопросы конструирования и управления операционных систем, возникающие из-за наличия параллельных вычислений.

1. Операционная система должна быть способна отслеживать различные ак­тивные процессы.