12.1. Операционные системы мультипроцессорных эвм

ОС может быть организована как:

• главный-подчиненный (master-slave, выделение одного процессора для ОС упрощает ее, но этот процессор становится узким местом с точки зрения загруженности и надежности);

• симметричная (наиболее эффективная и сложная).

12.1.1 Процессы и нити

Процесс - это выполнение программы. Компоненты процесса - выполняющаяся программа, ее данные, ее ресурсы (например, память), и состояние выполнения. Традиционно, процесс имеет собственное адресное пространство и его состояние характеризуется следующей информацией:

• таблицы страниц (или сегментов);

• дескрипторы файлов;

• заказы на ввод-вывод;

• регистры и т.п.

Большой объем этой информации делает дорогими операции создания процессов, их переключение. Потребность в легковесных процессах, нитях (threads) возникла еще на однопроцессорных ЭВМ (физические процессы или их моделирование, совмещение обменов и счета), но для использования достоинств многопроцессорных ЭВМ с общей памятью они просто необходимы. Процессы могут быть независимыми, которые не требуют какой-либо синхронизации и обмена информацией (но могут конкурировать за ресурсы), либо взаимодействующими.

12.1.2. Взаимодействие процессов

Если приложение реализовано в виде множества процессов (или нитей), то эти процессы (нити) могут взаимодействовать двумя основными способами:

1. посредством разделения памяти (оперативной или внешней)

2. посредством передачи сообщений

При взаимодействии через общую память процессы должны синхронизовать свое выполнение. Различают два вида синхронизации - взаимное исключение критических интервалов и координация процессов.

Процесс p1 выполняет оператор , а процесс p2 - оператор . Машинные коды выглядят так:

Процесс p1	Процесс p2
Load R1,I	Load R1,I
Load R2,J	Load R2,J
Add R1,R2	Sub R1,R2
Store R1,I	Store R1,I

Результат зависит от порядка выполнения этих команд. Требуется взаимное исключение критических интервалов. Решение проблемы взаимного исключения должно удовлетворять требованиям:

• в любой момент времени только один процесс может находиться внутри критического интервала;

• если ни один процесс не находится в критическом интервале, то любой процесс, желающий войти в критический интервал, должен получить разрешение без какой либо задержки;

• ни один процесс не должен бесконечно долго ждать разрешения на вход в критический интервал (если ни один процесс не будет находиться внутри критического интервала бесконечно );

• не должно существовать никаких предположений о скоростях процессоров.

Взаимное исключение критических интервалов в однопроцессорной ЭВМ:

• Блокировка внешних прерываний (может нарушаться управление внешними устройствами, возможны внутренние прерывания при работе с виртуальной памятью).

• Блокировка переключения на другие процессы (MONO, MULTI).