3. Опишите подход функционирования ос на каждом cpu - метод персональной копии. Дайте графическую интерпретацию и основные замечания. В чем состоят достоинства и недостатки.
Простейший способ организации мультипроцессорных ОС состоит в том, чтобы статически разделить ОЗУ по числу CPU и дать каждому CPU свою собственную память с собственной копией ОС. В результате CPU будут работать как независимые. В качестве очевидного варианта оптимизации можно позволить всем CPU совместно использовать код ОС и хранить только индивидуальные копии данных.
Тем не менее, такая схема лучше, чем независимых компьютеров, так как она позволяет всем машинам совместно использовать набор дисков и других устройств ввода-вывода, а также обеспечивает гибкое совместное использование памяти. Например, одному из CPU может быть выделена большая порция памяти на время выполнения этой программы.
Но с точки зрения ОС наличие ОС у каждого CPU является крайне примитивным подходом.
Следует отметить четыре аспекта данной схемы, возможно, не являющихся очевидными:
Когда процесс обращается к системному вызову, СВ перехватывается и обрабатывается его собственным CPU при помощи структур данных в таблицах ОС.
У каждой ОС есть свои собственные таблицы, у нее есть также и свой набор процессов, которые она сама планирует. Совместного использования процессов нет.
Совместного использования страниц также нет. Нет никакого способа занять свободные страницы у соседнего CPU, так как выделение памяти статически фиксировано.
Если ОС поддерживает буферный кэш недавно использованных дисковых блоков, то каждая ОС будет выполнять это независимо от остальных.
4. Организация коллективных операций в mpi.
Коллективные операции и их исполнение
Коллективные операции в MPI выполняют следующие функции:
MPI_Reduce,
MPI_Allreduce,
MPI_Reduce_scatter
MPI_Scan.
Помимо встроенных, пользователь может определять использовать свои собственные коллективные операции. Для этого служат функции MPI_Op_create и MPI_Op_free, а также специальный тип данных MPI_Usr_function.
Алгоритм исполнения всех коллективных функций одинаков: в каждом процессе имеется массив с данными и над элементами с одинаковым номеров в каждом из процессов производится одна и та же операция (сложение, произведение, вычисление максимума/минимума и т.п.). Встроенные коллективные функции отличаются друг от друга способом размещения результатов в процессах.
MPI_Reduce
Данная функция выполняет коллективную операцию во всех процессах группы и помещает результат в процесс с рангом root.
MPI_Allreduce
Применяет коллективную операцию и рассылает результат всем процессам в группе.
MPI_Reduce_scatter
Функция применяет вначале коллективную операцию к векторам всех процессов в группе, а затем результирующий вектор разбивается на непересекающиеся сегменты, которые распределяются по процессам. Данная операция эквивалентна вызову функции MPI_Reduce, за которым производится вызов MPI_Scatter.
MPI_Scan
Данная операция аналогична функции MPI_Allreduce в том отношении, что после ее выполнения каждый процесс получает результирующий массив. Главное отличие данной функции состоит в том, что содержимое результирующего массива в процессе i является результатом выполнения коллективной операции над массивами из процессов с номерами от 0 до i включительно.