Классификация и основные понятия операционных систем

Классификация и основные
понятия операционных систем
параллельных вычислительных
систем
Классификация мультипроцессорных операционных систем
Программное обеспечение параллельных
вычислительных систем
Компиляторы
ЯПВУ
Инструментальное
Анализаторы кода
и выполнения
Системное
Библиотеки ПП
ПО
Операционные системы для
параллельных вычислительных систем
ОС
ОС
мультикомпьютеров
распределенные ОС
сетевые ОС
Мультипроцессорные операционные
системы
Мультипроцессорные
ОС
Каждый процессор
имеет свою ОС
ОС имеет только
один процессор
ОС может иметь
любой процессор
Каждый процессор имеет свою ОС
ОС имеет только один процессор "хозяин"
ОС может иметь любой процессор
Основные понятия
многопроцессорных
операционных систем
Функции ОС многопроцессорной
вычислительной системы
Основные
обрабатывать вызовы
управление памятью
поддерживать файловую
систему
управлять устройствами
ввода-вывода
Специфические
функция синхронизации
параллельных процессов
функция коммуникации
параллельных процессов
функция управления распределенной
памятью
функция планирования
параллельных процессов
Требования к ОС многопроцессорной ЭВМ
• Прозрачность операционной системы – пользователь не должен
знать, где расположены те или иные ресурсы; пользователи
должны разделять ресурсы автоматически (средствами ОС).
• Масштабируемость операционной системы - выход из строя
одного из процессоров системы или увеличение количества
процессоров в ней не должны приводить к отказу ОС. Для
обеспечения масштабируемости системы ни один из процессоров
не должен иметь полной информации о состоянии системы,
процессоры должны принимать решения на основе только
локальной информации, не должны использоваться глобальные
часы.
Процессы
• Единицы работы, между которыми операционная система
разделяет процессоры и другие ресурсы вычислительной
системы, называется процессом.
Контекст процесса
Контекст
Пользовательский
контекст
(соответствующий
программный код,
данные, размер
виртуальной памяти,
дескрипторы
открытых файлов и
пр.)
Аппаратный контекст
(содержимое регистра
счетчика команд,
регистра
состояния процессора,
регистр указателя
стека, а также
содержимое регистров
общего назначения)
Системный контекст
(состояние процесса,
идентификатор
соответствующего
пользователя,
идентификатор
процесса и пр.)
Легковесный процесс "light-weight process"
или поток, нить "thread"
Легковесный процесс можно определить как подпроцесс
некоторого процесса, выполняемый в контексте этого
процесса
Процессорное время
Нити одного процесса выполняются в общей виртуальной памяти,
т.е. имеют равные права доступа к любым частям виртуальной
памяти процесса. Операционной системой основной ресурс
вычислительной системы – процессорное время – выделяется не
процессу, а легковесному процессу.
Средства создания и завершения
процессов
• Системный вызов
• Сигнал
• исключительная ситуация (выход за допустимые границы виртуальной
памяти, попытка записи в область виртуальной памяти, которая доступна
только для чтения и т.д.);
• ошибка в системном вызове (несуществующий системный вызов, ошибки
в параметрах системного вызова и т.д.);
• прием сообщения от другого процесса;
• нажатия пользователем определенных клавиш на клавиатуре терминала,
связанного с процессом.