Многопроцессорная операционная система относится к использованию двух или более центральных процессоров (ЦП) в одной компьютерной системе. Эти несколько процессоров находятся в тесной связи, разделяя шину компьютера, память и другие периферийные устройства. Эти системы называются тесно связанными системами.
Эти типы систем используются, когда для обработки большого объема данных требуется очень высокая скорость. Эти системы обычно используются в таких средах, как управление спутником, прогнозирование погоды и т. Д. Основная организация многопроцессорной системы показана на рис.
Многопроцессорная система основана на симметричной многопроцессорной модели, в которой каждый процессор работает с идентичной копией операционной системы, и эти копии взаимодействуют друг с другом. В этой системе процессору назначается определенная задача. Главный процессор управляет системой. Эта схема определяет отношения мастер-раб. Эти системы могут сэкономить деньги по сравнению с однопроцессорными системами, поскольку процессоры могут совместно использовать периферийные устройства, источники питания и другие устройства. Основным преимуществом многопроцессорной системы является выполнение большей работы за более короткий промежуток времени. Более того, многопроцессорные системы оказываются более надежными в ситуациях отказа одного процессора. В этой ситуации система с мультипроцессором не остановит систему; это только замедлит это.
Для эффективного использования многопроцессорной операционной системы компьютерная система должна иметь следующее:
1. Поддержка материнской платы: материнская плата, способная работать с несколькими процессорами. Это означает дополнительные гнезда или слоты для дополнительных чипов и набор микросхем, способных обрабатывать многопроцессорные устройства.
2. Поддержка процессоров : процессоры, которые могут использоваться в многопроцессорной системе.
Вся задача многопроцессорной обработки управляется операционной системой, которая распределяет различные задачи для выполнения различными процессорами в системе.
Приложения, предназначенные для использования в многопроцессорной среде, называются многопоточными, что означает, что они разбиты на более мелкие подпрограммы, которые можно запускать независимо. Это позволяет операционной системе запускать эти потоки одновременно на нескольких процессорах, что является многопроцессорной обработкой, что приводит к повышению производительности.
Многопроцессорная система поддерживает процессы, запускаемые параллельно. Параллельная обработка — это способность процессора одновременно обрабатывать входящие задания. Это становится наиболее важным в компьютерной системе, так как процессор разделяет и завоевывает задания. Обычно параллельная обработка используется в таких областях, как искусственный интеллект и экспертная система, обработка изображений, прогнозирование погоды и т. Д. Более подробно читайте на сайте compshop.kz.
В многопроцессорной системе динамическое совместное использование ресурсов между различными процессорами может, следовательно, стать потенциальным узким местом. Существует три основных источника разногласий, которые можно найти в многопроцессорной операционной системе:
Система блокировки : для обеспечения безопасного доступа к ресурсам, совместно используемым несколькими процессорами, они должны быть защищены схемой блокировки. Цель блокировки — сериализация доступа к защищенному ресурсу несколькими процессорами. Недисциплинированное использование блокировок может серьезно ухудшить производительность системы. Эту форму конфликта можно уменьшить, используя схему блокировки, избегая длинных критических секций, заменяя блокировки алгоритмами без блокировок или, по возможности, избегая совместного использования.
Общие данные: непрерывный доступ к общим элементам данных несколькими процессорами (с одним или несколькими из них с записью данных) сериализуется с помощью протокола когерентности кэша . Даже в системе среднего масштаба задержки сериализации могут оказать существенное влияние на производительность системы. Кроме того, всплески трафика когерентности кэша насыщают шину памяти или сеть соединений, что также замедляет работу всей системы. Эту форму конфликта можно устранить, избегая совместного использования или, когда это невозможно, с помощью методов репликации, чтобы уменьшить скорость доступа для записи к совместно используемым данным.
Ложное совместное использование: эта форма разногласий возникает, когда несвязанные элементы данных, используемые различными процессорами, расположены рядом друг с другом в памяти и, следовательно, совместно используют одну строку кэша. Эффект ложного совместного использования такой же, как и при обычном совместном использовании строка кеша среди нескольких процессоров. К счастью, после того, как он обнаружен, ложное совместное использование может быть легко устранено путем установки структуры памяти для данных, не являющихся общими.
Помимо устранения узких мест в системе, разработчик многопроцессорной операционной системы должен обеспечить поддержку для эффективного запуска пользовательских приложений на многопроцессорной системе. Некоторые аспекты такой поддержки включают в себя механизмы размещения задач и миграции между процессорами, размещение физической памяти, гарантирующее, что большинство страниц памяти, используемых приложением, находится в локальной памяти, и масштабируемые примитивы синхронизации многопроцессорных систем.