Централизованная ОС в ММПС осуществляет общее управление ресурсами системы, обеспечивает взаимодействие между модулями системы и выполняемыми программами и реализует динамическое распределение задач.
ММПС, работая под управлением распределенной операционной системы
(ОС), может функционировать в двух режимах. В первом режиме, используемом в случае достаточных объемов собственной оперативной памяти МПМ, копии ОС хранятся в каждом локальном ОЗУ. Во втором режиме, характерном для небольших объемов локальной оперативной памяти, единственный экземпляр ОС хранится в общей оперативной памяти ММПС и разделяется во времени всеми микропроцессорами системы. В любом из указанных режимов собственная ОП каждого МПМ содержит программу текущей исполняемой ветви исходной параллельной программы и локальные данные, а общая ОП — объектный код исходной программы, совместно используемые данные и управляющие таблицы.
Системой управления базой данных (СУБД) называют системные программы, выполняющие операции по подготовке и обработке данных для прикладных программ. СУБД обеспечивает средства организации данных, доступ к ним согласно предварительно определенным правилам.
Создание системного ПО ММПС сводится к дополнению ОС базовых МПМ, из которых состоит ММПС, средствами для реализации параллельных процессов и возможности параллельной работы.
Инструментальное ПО состоит из программ, облегчающих создание как системного, так и прикладного ПО. К нему относят, например, ассемблеры и трансляторы.
Прикладное ПО ММПС состоит из программ, предназначенных для решения задач пользователя. Прикладное ПО требует для своего создания самого большого объема работ. Затраты на создание прикладного ПО зависят от уровня системы подготовки программ (СПП), количества и разнообразия требуемых прикладных программ. Более высокий уровень СПП уменьшает затраты на создание конкретной прикладной программы, однако при этом увеличиваются затраты на создание СПП. Зная требования к производительности разрабатываемой ММПС для решения определенных задач, можно принять решение об уровне разрабатываемой СПП ММПС таким образом, чтобы общие затраты на создание ПО и библиотеки прикладных программ были минимальны. Каждый уровень ПО используется для создания необходимых прикладных программ и может быть применён для создания следующего, более высокого уровня ПО. Системные программы и трансляторы с языков, разработанные на определённом уровне, используется на более высоких уровнях ПО.
На уровнях 1 и 2 сложности ПО ММПС языков программирования ММПС является машинно-ориентированный язык и язык высокого уровня соответственно.
На уровне 3, где необходимо разработать транслятор с языка параллельного программирования, можно использовать существующие языки со средствами описания параллельных процессов. Другим подходом является использование процедурно-ориентированного языка программирования, расширенного необходимыми операторами и (или) программами.
На уровне 4 следует использовать язык параллельного программирования.
На уровнях 1 и 2 предполагается, что пользователь сам распараллеливает вычисления для МПМ, после чего для каждого МПМ разрабатывает свои программные модули. Все пересылки информации между МПМ программирует пользователь, применяя программы межпроцессорных обменов операционной системы ММПС.
На уровне 3 СПП также предполагается, что пользователь распараллеливает программу самостоятельно. Однако в этом случае ему не нужно отдельно описывать программные единицы для каждого МПМ, поскольку при трансляции производится автоматическое разбиение программы по МПМ. Загрузку программных модулей и обмен информацией между МПМ в процессе решения задачи выполняет супервизор мультипроцессорной обработки.
Вопросы разработки операционных систем ММПС рассматриваются в ряде работ, где обсуждаются опыт и проблемы создания эффективного программного обеспечения ММПС.
17.5 Принципы построения обеспечений мультимикропроцессорных систем
Принципы построения мультимикропроцессорных моделирующих средств связаны с архитектурой ЭВМ, которая развивается в направлении создания вычислительных средств сверхвысокой производительности, наиболее эффективной формы общения пользователя с ЭВМ, уменьшения стоимости вычислительных работ. Рассмотрим направления развития архитектуры ЭВМ III поколения к ЭВМ IV и V поколений:
традиционное (поэтапное) преобразование модели алгоритма в объекты операционной среды. Последнее достижение — виртуальная операционная среда, при использовании которой естественны потери на трансляцию, контроль и управление вычислительным процессом. Эффективность вычислительных средств в указанном направлении повышается за счет повышения производительности ЭВМ;
исходное проектирование операционной среды под модель класса алгоритмов и задач. К этому направлению относится создание суперЭВМ, рекурсивных машин. В последнее время заметны успехи в создании вычислительных средств с программируемой архитектурой;
создание процессоров с управлением от потоков данных. В процессорах, управляемых потоками данных, отсутствуют традиционное устройство управления и счетчик команд. Информация обрабатывается не в последовательности, задаваемой программой, а по мере готовности данных, подобно обработке в аналоговой технике. Применение потоковых ЭВМ связано с необходимостью разработки соответствующих программных и аппаратных средств;
создание универсальной операционной среды высокого уровня как некоторого промежуточного программирования, позволяющего свести к минимуму потери на преобразование, а такжереализующего наиболее эффективнуюсхему интерпретации. Работы в данном направлении привели к функционально и объектно-ориентированной архитектурам. Эти архитектуры предусматривают объединение аппаратных и программных модулей в функциональные модули. Операционная среда имеет проблемный характер, она определяется в концептуальных понятиях решаемой проблемы и отображаемых процессов.
Именно последнее направление в наибольшей степени характеризует архитектуру моделирующей ММПС. Основные преимущества функционально-ориентированной архитектуры состоят в упрощении проектирования систем со сложной конфигурацией, в возможности выбора способов реализации функций (аппаратного, программного, микропрограммного).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.