Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат

Комитет по науке и высокому образованию

Столичный Муниципальный Институт Электроники и Арифметики (ТУ).

Кафедра "Вычислительные машины,
комплексы, системы и сети".

КУРСОВАЯ РАБОТА

по курсу “Мультипроцессорные системы”.

Тема

Спецификация многопроцессорных систем компании Intel

Выполнил студент группы С-102
Курбатов К.А.

Управляющий

Денисов А.В.

Подпись _____________________

Подпись _____________________

Москва 1999

Содержание

Содержание................................................................................................................................................................ 2

Введение....................................................................................................................................................................... 3

Область внедрения......................................................................................................................................... 5

Общая структура Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат МП-системы.................................................................................................................. 6

Главные составляющие.................................................................................................................................. 7

Системная память.................................................................................................................................................... 8

Шина расширения ввода-вывода....................................................................................................................... 8

Спецификация аппаратных средств.................................................................................................. 9

Конфигурация системной памяти.................................................................................................................... 9

Кэшируемость и доступность физической памяти для микропроцессоров............................................ 10

Требования к реализации наружных кэшей.................................................................................................. 10

Управление памятью (блокировка)................................................................................................................. 10

Упорядочение записей в памяти..................................................................................................................... 11

Управление прерываниями................................................................................................................................. 11

Режимы прерывания............................................................................................................................................... 11

Рассредотачивание системы прерываний на локальном блоке APIC...................................................... 12

Отображение памяти APIC.................................................................................................................................. 12

Таймеры Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат интервалов.............................................................................................................................................. 13

Поддержка перезагрузки...................................................................................................................................... 13

Таблицы конфигурации МП-систем.................................................................................................. 14

Структура указателя переходов...................................................................................................................... 14

Таблица конфигурации МП-системы............................................................................................................. 14

Функции BIOS в МП-системе.............................................................................................................................. 15

Унифицированные ОС последнего поколения для SMP-систем.......................................... 15

Многозадачность.................................................................................................................................................... 16

Многопотоковая архитектура.......................................................................................................................... 17

Симметричные многопроцессорные SMP-системы................................................................................ 18

Сильносвязанная многопроцессорная обработка................................................................................... 18

Стандартизация многопроцессорной обработки.................................................................................... 19

Унифицированные ОС последнего поколения................................................................................................... 20

Выводы......................................................................................................................................................................... 21

Перечень литературы.......................................................................................................................................... 22

Введение

Предложенная компанией Intel Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат спецификация многопроцессор­ных (МП) систем (MPS - Multiprocessor Specification V. 1.1) определяет дополнения к эталону, ис­пользуемому производителями компов при проектирова­нии DOS-совместимых систем. Операционные системы, рас­считанные на многопроцессор­ную среду, позволят запускать в работу МП-системы, совмести­мые с этой спецификацией, без дополнительной опции. Спецификация нацелена на разработчиков Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат РС/АТ-совместимых МП-платформ на базе архитектур микропроцессоров и кон­троллеров APIC (Advanced Programmable Interrupt Controller) компании Intel. Тер­мин «РС/АТ-совместимый» ис­пользуется в данной работе чтоб охарактеризовывать компо­ненты, видимые (доступных) для программных средств.

Основная цель спецификации — найти стандартный интерфейс для МП-платформ Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат, который позволит расширить область внедрения РС/АТ-платформ по сопоставлению с классическими однопроцессорными платформа­ми, в то же время сохраняя полную сопоставимость с PC/AT на уровне про­грамм.

Наличие спецификации позволит создавать рабочие станции высочайшего класса и серверы масштаба предприятия с неплохим отношением «цена/про­изводительность» и с возможностью Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат выполнения всех имеющихся про­грамм для ПК, также сформирует фундамент для программных пакетов для микроядерных ОС МП-систем.

Сердечком спецификации являются структуры данных, определяющие конфигурацию МП-системы (рис. 1). Эти структуры данных делает BIOS, в известном формате представляя аппаратные средства стандартным драйверам устройств либо Уровню Изоляции Аппаратуры (HAL Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат — Hardware Abstraction Layer) ОС. Спецификация определяет задаваемые по умолча­нию конфигурации аппаратуры, и в целях Польшей гибкости определяет рас­ширения для стандартного BIOS.

В спецификации рассматриваются последующие вопросы:

- Создание на базе РС/АТ-платформ многопроцессорных систем, которые могут исполнять имеющиеся программки для однопроцессорных и мно­гопроцессорных микроядерных ОС.

- Поддержка Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат симметричных многопроцессорных систем на одном либо не­скольких микропроцессорах, огромное количество команд которых совместимо с архитек­турой семейств микропроцессоров Pentium.

- Поддержка APIC (МП-контроллера прерываний) для обработки симмет­ричного ввода-вывода.

- Возможность использовать BIOS с малой настройкой на конкрет­ную МП-систему.

- Таблица факультативных МП-конфигураций с информацией о конфигура­ции Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат.

- Включение ISA и других промышленных эталонов на шины, как EISA, МСА, VL и PCI в МП-совместимые системы.

- Требования, обеспечивающие прозрачную (для программного обеспече­ния) реализацию вторичной шины кэша и памяти.

Область внедрения

МП-спецификация будет полезна производителям компью­теров, предлагающим средства, применимые для построения мно­гопроцессорных систем, без инвестиций Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат в настройку на требова­ния заказчика одной либо нескольких ОС. В ней рассматривают­ся вопросы разработки стандартного механизма для обеспече­ния способности построения МП-систем на базе эталонов на аппаратные средства PC/AT.

Малый набор аппаратных средств, который необхо­дим для реализации МП-спецификации, такой:

- один либо несколько микропроцессоров Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат, по набору команд совмести­мых с архитектурой семейств микропроцессоров Intel 486 и Pentium;

- один либо несколько контроллеров APIC на микропроцессорах Pentium;

- прозрачные для программ подсистемы кэшей и общей памяти;

- видимые для программ составляющие РС/АТ-платформ.

Документ также определяет характеристики МП-систем, видимые для BIOS и ОС. Но нужно Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат учесть, что по мере развития технологии выполняемые BIOS-функции могут изменяться. Считается, что только интерфейс с операционной системой остается постоянным.

На кого нацелена данная спецификация? До этого все­го, это производители РС/AТ-совместимых аппаратных средств, которые применимы для использования и МП-системах. Во-2-х, разработчики, создающие продукты BIOS общего Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат использования либо преобразующие яти продукты для исполь­зования в определенных МП-системах. В-3-х, разработчики операционных систем, адаптирующие ОС МП-системы для ис­полнения на определенных в спецификации платформах.

Общая структура МП-системы

При построении многопроцессорной архитектуры может ис­пользоваться одна из тех концептуальных моделей со Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат­единения вычислительных частей, также огромное количество схем связи и вариантов реализации.

На рис. 2 показана общая структура МП-системы, построен­ной на базе спецификации MPS 1.1. В нее заходит очень свя­занная архитектура с общей памятью с распределенной обработ­кой данных и прерываний ввода-вывода. Она на сто процентов симме­трична Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат; это значит, что все микропроцессоры функционально иден­тичны и имеют однообразный статус, и каждый микропроцессор может обмениваться с каждым другим микропроцессором. Симметричность имеет два принципиальных нюанса: симметричность памяти и ввода-вы­вода.

Память симметрична, если все микропроцессоры вместе ис­пользуют общее место памяти и имеют в этом простран­стве Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат доступ с одними и теми же адресами. Симметричность па­мяти подразумевает, что все микропроцессоры могут исполнять единст­венную копию ОС. В таком случае любые имеющиеся систе­мы и прикладные программки будут работать идиентично, незави­симо от числа установленных в системе микропроцессоров.

Требование симметричности ввода-вывода производится, ес­ли все Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат микропроцессоры имеют возможность доступа к одним и этим же подсистемам ввода-вывода (включая порты и контроллеры прерывания), при этом хоть какой микропроцессор может получить преры­вание от хоть какого источника. Некие МП-системы, имеющие симметричный доступ к памяти, в то же время являются асим метричными по отношению к прерываниям Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат устройств ввода-вы­вода, так как выделяют один микропроцессор для обработки пре­рываний. Симметричность ввода-вывода помогает убрать по­тенциально узенькие места ввода-вывода и тем повысить расширяемость системы.

Системы, удовлетворяющие МП-спецификации, владеют симметричностью памяти и ввода-вывода, что позволяет обес­печить расширяемость аппаратных средств, также стандарти­зовать программные средства Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат.

Главные составляющие

МП-спецификация определяет системную архитектуру на базе последующих компонент аппаратуры: системные процес­соры, контроллеры АРIС, системная память, шина расширения ввода-вывода.

Системные микропроцессоры. В целях обеспечения совместимос­ти с существующими программными средствами для PC/AT, спецификация основывается на микропроцессорах семейства Intel 486 либо Pentium.

Хотя все Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат микропроцессоры в МП-системе функционально иден­тичны, спецификация выделяет два их типа: загрузочный про­цессор (BSP) и прикладные микропроцессоры (АР). Какой микропроцессор играет роль загрузочного, определяется аппаратными средства­ми либо вместе аппаратурой и BIOS. Это изготовлено для удобст­ва и имеет значение только во время инициализации и выключе­ния Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат. BSP-процессор отвечает за инициализацию системы и за загрузку ОС. АР-процессор активируется после загрузки ОС.

Контроллеры APIC. Данные контроллеры владеют рас­пределенной архитектурой, в какой функции управления пре­рываниями распределены меж 2-мя многофункциональными бло­ками: локальным и ввода-вывода. Эти блоки обмениваются ин­формацией через шину, именуемую шиной коммуникаций кон Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат­троллера прерываний (ICC).

В МП-системе огромное количество локальных блоков и блоков вво­да-вывода могут коллективно использовать одну запись, взаи­модействуя через шину ICC. Блоки APIC вместе отвечают за доставку прерывания от источника прерываний до получателей по всей МП-системе.

Блоки APIC дополнительно наращивают расширяемость за счет Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат разгрузки шины памяти от трафика прерываний, также разделения меж микропроцессорами нагрузки по обработке преры­ваний.

Благодаря распределенной архитектуре, локальные блоки либо блоки ввода-вывода могут быть реализованы в отдельной микросхеме либо интегрированы с другими компонентами систе­мы.

Системная память.

В системах, совместимых с МП-специ­фикацией, употребляется архитектура памяти эталона AT Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат. Вся память употребляется как системная кроме адресов, за­резервированных под устройства ввода-вывода и BIOS.

МП-системы нуждаются в существенно более высочайшей про­пускной возможности шины памяти по сопоставлению с однопроцес­сорными. Требования растут пропорционально числу про­цессоров на шине памяти. Потому спецификация содержит ре­комендации использовать Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат кэши второго уровня, призванные понизить трафик по шине и реализующие последующие функции: стратегия обновления с оборотной записью и протокол определе­ния согласованности кэшей. От кэшей второго уровня и кон­троллеров шины памяти требуется, чтоб они были вполне прозрачны для программных средств.

Шина расширения ввода-вывода.

Спецификация обеспечи­вает Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат построение МП-систем на базе платформ PC/AT, отве­чающих фабричным эталонам. В проектах могут быть ис­пользованы стандартные шины ISA, EISA, MCA, VL, PCI.

BIOS делает функции слоя, изолирующего особенности аппаратных средств от ОС и программных приложений. Стан­дартный однопроцессорный BIOS делает последующие функ­ции: инспектирует системные составляющие; строит таблицы конфи Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат­гурации, применяемые ОС; инициализирует микропроцессор и всю остальную систему.

В многопроцессорных системах BIOS дополнительно вы­полняет последующие функции: передает информацию о конфигу­рации в ОС, которая идентифицирует все микропроцессоры и другие составляющие МП-систем; переводит все микропроцессоры и другие составляющие многопроцессорной системы в данное состояние.

Одна из основных Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат целей этой спецификации заключается в том, чтоб обеспечить возможность построения микроядерных ОС для многопроцессорных систем. Это достигается благодаря гибкому балансу меж способностями аппаратуры я BIOS. Средством BIOS потенциально большущее обилие аппаратурных конфигураций миниатюризируется всего до нескольких вариантов, которые просто могут быть обработаны на исходной загрузочной фазе работы ОС.

Спецификация аппаратных Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат средств

Для того чтоб ОС могла работать на многопроцессорных платформах, аппаратные средства должны владеть определенным набором параметров. Их спецификация определяет метод реализации компонент, перечисленных я прошлом разделе.

Соответствие спецификации предполагает несколько аспек­тов, которые перечислены ниже.

Конфигурация системной памяти.

Спецификация МП-па­мяти основывается на стандартной карте памяти PC Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат/AT разме­ром до 4Gb.

Кэшируемость и доступность физической памяти для про­цессоров.

Кэшируется вся память кроме области, от­веденной для описания регистров локального блока APIC. Все микропроцессоры имеют доступ к главной памяти и участкам памяти, отведенным под ROM BIOS.

Требования к реализации наружных кэшей.

Нередко для Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат улуч­шения рабочих черт в МП-системах приходится ис­пользовать наружные кэши. Наличие и детали реализации внеш­них кэшей в спецификации MPS не рассматриваются. Но, если подразумевается их использовать, они должны отвечать оп­ределенным требованиям:

- Наружные кэши должны поддерживать согласованность меж собой, с главной памятью, внутренними кэшами и другими необходимыми Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат устройствами.

- Микропроцессоры должны обмениваться меж собой надежным об­разом, что значит невозможность взаимовлияния в тех случа­ях, когда сходу несколько микропроцессоров получают доступ к од­ной области памяти. Наружные кэши должна! гарантировать, что все блокированные операции видимы другим микропроцессорам.

Управление памятью (блокировка).

Для защиты целостно­сти неких Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат критичных операций с памятью Intel-совмести­мые микропроцессоры употребляют особый сигнал. Разработчи­ки системных программных средств должны использовать этот сигнал для управления доступом микропроцессоров к памяти. .

Для гарантии АТ-совместимости блокировка неправильных операций с памятью в АТ-совместимых шинах в согласованной системе должна реализовываться строго в согласовании со спе­цификациями на шины Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат.

Упорядочение записей в памяти.

Используется при управ­лении устройствами ввода-вывода, чтоб операции с памятью и вводом-выводом производились строго в запрограммированном порядке. Серьезное упорядочивание операций ввода-вывода под­держивается микропроцессорами.

Для оптимизации функционирования памяти микропроцессоры и микропроцессорные наборы нередко реализуют буферы записи и кэши оборотной записи. Intel Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат-совместимые микропроцессоры гаранти­руют упорядоченный доступ микропроцессоров ко всем внутренним кэшам и буферам записи.

Управление прерываниями.

В МП-совместимой системе прерывания управляются контроллерами APIC. Контроллеры APIC являются элементом распределенной архитектуры, в ко­торой функции управления прерывания распределены меж 2-мя многофункциональными блоками. Эти блоки обмениваются информацией через шину (ICC). Устройство ввода Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат-вывода оп­ределяет возникновение прерывания, адресует его локальному блоку и отправляет по шине ICC.

В МП-совместимой системе употребляется по одному ло­кальному блоку на микропроцессор. Число блоков ввода-вывода должно быть более 1-го.

Чтоб обеспечить расширение функций и внесение измене­ний в дальнейшем, архитектура APIC определяет только Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат программ­ный интерфейс блоков APIC. Различные версии протоколов APIC могут быть реализованы с различными протоколами шины и специ­фикациями электронных сигналов.

Режимы прерывания.

В спецификации определены три ре­жима прерывания:

1. Режим PIC отлично обходит все составляющие APIC и принуждает систему работать в однопроцессорном ре­жиме.

2. Режим виртуальной полосы — употребляет Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат APIC как вирту­альную линию, в остальном совпадает с режимом PIC.

3. Режим симметричного ввода-вывода — позволяет рабо­тать с многими микропроцессорами.

1-ые два режима обеспечивают сопоставимость с PC/AT. В МП-совместимой системе должен быть реализован хотя бы один из этих режимов. ОС многопроцессорной системы загру­жается в одном Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат из РС/АТ-совместимых режимов. Потом ОС переключается в многопроцессорный режим. В этом режиме требуется функционирование хотя бы 1-го блока ввода-вы­вода APIC. Прерывания ввода-вывода генерируются контрол­лером блока ввода-вывода. Все полосы прерывания либо замас­кированы, либо работают совместно с блоком ввода-вывода в сме­шанном режиме Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат. Блок ввода-вывода имеет вход прерываний общего предназначения, который можно программировать индиви­дуально для разных режимов работы. Рассредотачивание ли­ний прерывания ввода-вывода делается непосредственно для каждой системы.

Рассредотачивание системы прерываний на локальном блоке APIC.

Данный блок имеет два входа прерываний общего назна­чения, зарезервированных для Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат системных прерываний. Эти вхо­ды можно программировать персонально для разных ре­жимов работы.

Для обеспечения сопоставимости с PC/AT загрузочный про­цессор должен поддерживать DOS-совместимое выполнение операций с плавающей запятой при работе в каждом из РС/АТ-совместимых режимов.

Отображение памяти APIC.

В согласованной МП-системе все контроллеры APIC должны быть Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат реализованы как описан­ные в памяти устройства ввода-вывода. Базисные адреса APIC находятся в высшей части адресного места памяти. Все локальные блоки показываются в одних и тех же адресах, кото­рые не подлежат коллективному использованию, а используют­ся каждым микропроцессором персонально.

Напротив, контроллеры ввода-вывода показываются так, чтоб обеспечить Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат их совместное внедрение всеми процессо­рами, т.е. полную симметричность доступа.

Разработчики системы должны найти идентификацию локальных блоков и гарантировать уникальность их идентифи­каторов. Употребляются два пути задания идентификаторов: с помощью аппаратных средств и с помощью BIOS с поддержкой аппаратных средств.

Таймеры интервалов.

Локальные блоки содержат 32-бит­ный программируемый Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат таймер с 2-мя независящими входами. Таймеры блока ввода-вывода имеют один вход.

Поддержка перезагрузки.

Для приведения всех систем компьютера в изначальное состояние требуется возможность пе­резагрузки системы. В системе может производиться «жесткая» перезагрузка, которая устанавливает все составляющие системы в изначальное состояние. «Жесткая» перезагрузка делается при включении питания либо при Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат нажатии кнопки RESET на пе­редней панели.

«Мягкая» загрузка только отчасти инициализирует про­цессор. При использовании таковой перезагрузки не происходит утраты обрабатываемой инфы, другими словами система ждет окончания выполнения цикла, также не сбрасывает содержа­ние кэшей и регистров с плавающей запятой. Таковой тип переза­грузки может Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат производиться на микропроцессорах типа Pentium, но не Intel 486.

Мягенькая загрузка 1-го из микропроцессоров — одна из главных функций в МП-системе, вместе с включением и выключением. С ее помощью BSP-контроллер может выборочно инициализи­ровать АР-контроллер для следующего включения в работу либо восстановления АР-контроллера после неисправимой сис­темной ошибки. Такового рода Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат перезагрузка должна иницииро­ваться программными средствами.

Изначальное состояние системы — это состояние до передачи управления от BIOS операционной системе.

Таблицы конфигурации МП-систем

ОС обязана иметь доступ к инфы о конфигурации МП-системы. В спецификации предвидено два способа пере­дачи этой инфы в ОС: малый, позволяющий за­дать Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат конфигурацию средством выбора 1-го ив нескольких подразумеваемых наборов значений характеристик аппаратуры; и наибольший, обеспечивающий высшую упругость при проекти­ровании аппаратных средств благодаря способности произ­вольных установок.

На рис, 3. показана общая схема структур данных, определя­ющих конфигурацию МП-системы. Употребляются две структу­ры данных:

Структура указателя переходов.

Эта структура Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат содержит указатель физических адресов в таблице конфигурации и дру­гие свойства МП-системы.

Таблица конфигурации МП-системы.

Эта таблица не явля­ется неотклонимой. Она содержит точную информацию о кон­троллерах APIC, микропроцессорах, шинах и прерываниях. Она со­держит заголовок, за которым следует огромное количество записей раз­личных типов. Формат Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат и длина каждой записи определяются ее типом. Если таблица конфигурации находится, она хранится либо в системной части оперативки, либо в ROM BIOS.

1-ый б каждой записи идентифицирует тип записи. Каждый тип записи имеет фиксированную длину. Описания ти­пов записей: микропроцессор, шина, блок ввода-вывода. Распределе­ние прерываний ввода-вывода, рассредотачивание локальных Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат пре­рываний.

Спецификация по дефлоту определяет несколько конфи­гураций МП-систем. Цель этих установок в том, чтоб упрос­тить проектирование BIOS. Если система соответствует одной из конфигураций, данных по дефлоту, BIOS не должен обеспечивать таблицу конфигурации МП-системы. ОС будет содержать такую таблицу в себе.

Типы конфигураций системы, данные Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат по дефлоту, определяются б 1 инфы о свойствах МП-систе­мы, которая является частью Структуры указателя перехо­дов. Чтоб система поддерживала конфигурацию, заданную по дефлоту, система должна поддерживать два процессо­ра и отвечать еще ряду требований. Всего имеется 7 типов си­стемы, задаваемых по дефлоту. В их задаются следую­щие Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат поля: число микропроцессоров, тип применяемых в системе шин; тип контроллеров APIC; варианты; заложена схема МП-системы.

Функции BIOS в МП-системе.

Зависимо от многопро­цессорных компонент в МП-системе BIOS может иметь сле­дующие дополнительные функции:

1. Перевод АР в «спящий» режим, так чтоб они не пыта­лись исполнять те же Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат коды BIOS, что и BSP. Это нужно, так как коды BIOS обычно не созданы для мультиоб­работки.

2. Инициализация контроллеров APIC и других МП-компо­нент.

3. Создание таблицы конфигурации МП-системы.

Унифицированные ОС последнего поколения для SMP-систем

Растущие требования к произво­дительности средств обработки данных обусловливают все большее распростране­ние Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат симметричных мультипроцессорных компов (SMP), в том числе и на базе микропроцессоров Pentium. Цель сотворения SMP-платформ — обеспечение способности на­ращивания производительности методом до­бавления микропроцессоров без конфигурации при­ложений.

Микропроцессор Pentium содержит специаль­ные аппаратные средства, поддерживаю­щие SMP-системы. Парадокс стандартных SMP-платформ заключается в Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат том, что они широ­ко употребляются в качестве серверов сис­тем различного масштаба: для рабочих групп, отделов и даже компаний. Для де­ловых приложений на базе ОС нового по­коления типа Windows NT (Microsoft), NetWare (Novell), UnixWare (Novell), Open Server/MPS (SCO) и других доступен боль­шой выбор высокопроизводительных Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат SMP-платформ на базе Intel-архитектуры тра­диционных производителей.

Сейчас появилось новое поколение СМР-серверов приложений. Потому акту­альным является создание ОС со стандарт­ным интерфейсом, которые могут обеспе­чить требуемые рабочие свойства и надежность. Главные свойства по­добных ОС таковы: многозадачность, мно­гопотоковая архитектура (Multithreading), многопроцессорность и стандартизация.

Многозадачность.

Обычная ОС Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат обес­печивает многозадачность, переходя меж 2-мя (либо несколькими) активными про­граммами, исполняя каждую из их на про­тяжении недлинного периода времени. Если переход осуществляется стремительно и доста­точно отлично, для конечного пользова­теля многозадачность может означать спо­собность печатать электрические таблицы и в то же время работать с Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат текстовым процес­сором, а для сетевого сервера — одновре­менно поддерживать огромное количество соедине­ний и сервисов.

В неких обычных ОС (к примеру, Windows) контекстное переключение задач возлагается на сами программки, реализую­щие многозадачность без прерываний. Та­кие ОС не могут гарантировать, что какая-либо программка не монополизирует время Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат микропроцессора и не приведет к появлению конфликтов с другими задачками, которые будут ожидать неопределенно длительно.

В современных ОС употребляется много­задачность с прерыванием выполнения за­дачи юзера. Примерами таких ОС яв­ляются Windows NT, SCO Open Server/MPX, UnixWare 2.0.

Многопотоковая архитектура.

Если ОС может исполнять более одной последо­вательности инструкций в Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат одной задачке, го­ворят, что она поддерживает многопотоко­вую (с многими нитями управления) архи­тектуру, отлично реализующую про­граммным методом параллельную обра­ботку и максимизирующую внедрение единичного микропроцессора.

Обычно каждой задачке приписывается определенная область адресного простран­ства, в какой начинается ее выполнение. Каждому сгустку выделяются для Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат исполне­ния ресурсы, как для процесса, но потоки в рамках одной задачки (либо процесса) не раз­делены в адресном пространстве. Каждый поток может использовать данные и файлы других потоков, что упрощает ОС легкое и резвое переключение потоков (малых про­цессов).

Примерами ОС, которые поддерживают многопотоковую архитектуру, являются Windows NT и UnixWare Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат 2.0. До недавнешнего времени большая часть обычных UNIX-систем не поддерживали такую архитектуру;

на данный момент эта разработка начинает просачиваться в некие фирменные ОС на базе UNIX (к примеру, SunSoft Solaris 2.4, HP-UX v.10).

Потоки могут запускаться и завершать­ся очень стремительно, так как нет необходимо­сти поновой создавать Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат новейшую задачку и свя­занную с ней структуру ОС. К примеру, в серверах для обслуживания соединения с клиентом создается новый поток. Если не употребляется многопотоковая архитектура, приходится создавать совсем новый процесс и настраиваться на новое адресное место, что ведет к огромным наклад­ным расходам и понижает производитель­ность.

Важную роль в Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат обеспечении многопото­ковости играют драйверы устройств. Если драйверы являются многопотоковыми, они могут употребляться хоть каким микропроцессором МП-системы. Это значительно улучшает производительность, в особенности контролле­ров дисков.

Симметричные многопроцессорные SMP-системы

Симметричные многопроцессорные SMP-системы могут исполнять всякую зада­чу либо поток на любом свободном процессо­ре. SMP-системы Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат не только лишь более гибки и эффективны, да и более устойчивы к отказам отдельных микропроцессоров. В ассимметричных системах при отказе микропроцессора, выделен­ного под ОС, система немедля полно­стью прекращает работу. В SMP-системах в таких ситуациях ОС начинает использовать другие микропроцессоры. SMP-системы обеспе­чивают также Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат не плохое соотношение це­на/производительность, потому что добавление микропроцессора не просит приобретения новейшей компьютерной системы. В число распрост­раненных унифицированных ОС для SMP-си-стем входят Windows NT Server, SCO Open Server/MPX, UnixWare 2.0.

Сильносвязанная многопроцессорная обработка.

В современных ОС со стандарт­ным интерфейсом для SMP-платформ Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат память употребляется микропроцессорами коллективно. Доступ к общему полю памяти осуществляет­ся через скоростную системную шину. Все микропроцессоры имеют однообразный доступ ко всей памяти системы. В памяти имеется толь­ко одна копия ядра ОС; при этом все процессо­ры имеют к ней равный доступ. Каждый про­цессор знает, где размещены в памяти при Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат­кладные процессы и может исполнять его в течение установленного кванта времени без издержек на переключение приложений с про­цессора на микропроцессор.

Стандартизация многопроцессорной обработки.

Ранее SMP-системы многих производителей были уникальны, и ОС при­ходилось каждый раз дорабатывать. Постав­щики ОС должны были поддерживать для каждого Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат типа платформы специальные версии ОС, высочайшая цена поддержки которых делала нерентабельным для многих по­ставщиков программных средств обширное распространение собственных деловых приложе­ний. Не было широкого выбора многопро­цессорных систем, ОС и, что самое принципиальное, приложений для юзеров в сфере бизнеса.

Для решения этой трудности Лаборато­рией IAL (Intel Architecture Labs) вместе Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат с ведущими производителями SMP-платформ, ОС (OSV) и BIOS была предложена специфи­кация Multiprocessor Specification V. 1.1. (MPSpec V. 1.1), определяющая эталон на взаимодействие ОС с SMP-оборудованием. Стандартный интерфейс меж аппаратурой и ОС помогает стремительно создать поддерж­ку одной ОС широкого круга платформ на ба­зе ЦП Intel Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат-архитектуры.

Производителям ОС, использующим эту спецификацию, нужно создать стандартный драйвер, позволяющий им поддерживать одну многопроцессорную ОС для разных SMP-платформ многих по­ставщиков. Несколько новых ОС уже соот­ветствуют спецификации МР Spec, посреди их Windows NT 3.5, UnixWare 2.0 и SCO Open Server/MPX.

С возникновением способности выбора из большего числа SMP-платформ Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат и ОС отде­лы и отделения в огромных корпорациях бу­дут иметь возможность более гибко выби­рать приложения, платформы и ОС, которые лучше соответствуют их требованиям. При всем этом нет необходимости делать новые капи­таловложения в связи с подменой программ­ных средств и переобучением персонала. Не Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат считая того, многопроцессорные системы, построенные из доступных компонент и поддержанные промышленными стандарта­ми на программные средства (т.е. системы, совместимые с МР Spec) обеспечат наилучшее соотношение стоимость/производительность по сопоставлению с более дорогими закрытыми си­стемами.

Унифицированные ОС нового поко­ления .

Унифицированные ОС нового поко­ления, именуемые нередко SMP Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат-OS, эффек­тивно поддерживают аппаратные платфор­мы SMP-систем второго поколения. По­следние характеризуются распределенны­ми прерываниями, усовершенствованной организаци­ей кэш-памяти, системных шин (типа Xpress компании Intel). Эти SMP-системы употребляют новый унифицированный набор БИС-кон-троллеров прерываний типа ASIC (Advanced Programmable Interrupt Controller) на про­цессорах Pentium Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат 735/90 либо Pentium 815/100. МР Spec V.1.1 устанавливает фак­тический промышленный эталон на меха­низм поддержки распределенных прерыва­ний в SMP-системах на базе более со­вершенных микропроцессоров Intel-архитектуры. Эти системы позволяют использовать все уже имеющиеся программки для АТ-совместимых компов, поддерживая одно­временно создание микроядерных ОС ново­го поколения для многопроцессорных плат Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат­форм.

Выводы

В целом, внедрение микропроцессоров, нацеленных на однопроцессорную конфигурацию в многопроцессорных системах оправдано только в областях, требующих дешевых решений при умеренных требованиях к производительности. Но в ближайшее время компания Intel разрабатывает свои микропроцессоры вначале с возможностью построения многопроцессорной конфигурации, но с ограниченным числом микропроцессоров (от 2 до 8 штук в Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат одной SMP-системе).

Можно указать, что последние микропроцессоры (Pentium II,III) являют собой достаточную производительность для выполнения задач серверов баз данных, интернет­‑серверов. Так же, развитие графической подсистемы современных Intel‑нацеленных компов позволяет рассматривать такие мультипроцессорные SMP‑системы как реальную кандидатуру дорогим графическим станциям типа SGI Onyx Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат, O2 .

Итак, реализация данной спецификации на нынешнем шаге уже позволила понизить общую цена SMP‑систем до 2-4 тыщ баксов по сопоставлению с 6-20 тыщами в 1994-97 годах.

Перечень литературы

Журнальчики “Открытые Системы”, 1996-1997,№3,4 за 1998.

Перевод: Дийкстра Э. Взаимодействие поочередных процессов.
[Dijkstra E. W., Co-operating Sequential Processes, Programming Languages: NATO advanced study Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат institute, Genuys F., ed.. Academic Press, London, 1968.]

8-Bit Parallel Central Processor Unit, MCS-8 User's Manual, Intel Corp., Santa Clara, CA. March 1973.

Ashenhurst R. L., Vonderohe R. H., A Hierarchical Network, Datamation (February 1975).

Brillouin L., Science and Information Theory, Academic Press, New York, N.Y., 1962.

Carr W.N., Mize J. P Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат., MOS/LSI Design and Application, Texas Instruments Electronic Series, McGraw-Hill, New York, N.Y., 1972.

Chu Y., ed., High-Level Language Computer Architecture, Academic Press, New York, N.Y., 1975.

Dahl O.J., Dijkstra E. W., Hoare C.A.R., Structured Programming, Academic Press, London, 1972.

Frost D., Designing for Generality, Datamation Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте - реферат (December 1974).

Gilbert P., Chandler W.J., Interface Between Communicating Parallel Processes, Communications of the ACM, 15, 6 (June 1972).

Gries D., Compiler Construction for Digital Computers, Wiley, New York, N.Y., 1971.



mozhno-vvodit-vnutrivenno-insulini.html
mozhzhevelnik-v-narodnoj-medicine-na-stole-i-na-dachnom-uchastke.html
mozzhechok-anatomicheski-i-funkcionalno-delitsya-na-arhi-paleo-i-neocerebellyum.html