- •Системное программное обеспечение Учебное пособие
- •Введение
- •1.Основные понятия
- •1.1.Функции и ресурсы ос
- •1.2.Структура программного обеспечения
- •1.3.Режимы функционирования компьютера
- •1.4.Классификация ос
- •1.5.Состав ос
- •2.Управление памятью
- •2.1. Основная память
- •2.2.Регистровая память
- •2.3.Кэш память
- •2.4.Организация основной памяти
- •2.4.1.Режимы работы процессоров Intel
- •2.4.2.Преобразование логического адреса в физический в реальном режиме
- •2.4.3.Адресация памяти в защищенном режиме
- •2.5.Управление памятью
- •2.5.1.Модели памяти
- •2.5.2.Динамическое распределение памяти
- •2.5.3.Динамическое распределение памяти в windows nt
- •2.5.4.Функции ос по управлению основной памятью
- •2.6.Виртуальная память
- •2.6.1.Преобразование виртуального адреса в реальный
- •2.6.2.Страничная организация
- •2.6.3.Сегментная организация
- •2.6.4.Странично-сегментная организация
- •2.6.5.Сплошная модель памяти flat
- •2.6.6.Функции для доступа к виртуальной памяти
- •2.6.6.1Освобождение виртуальной памяти
- •2.6.6.2Фиксирование страниц основной памяти
- •2.6.7.Стратегии управления виртуальной памятью
- •2.6.7.1Определение оптимального размера страниц
- •2.6.7.2Поведение программ при подкачке страниц
- •3.Процессы и задачи. Мультипроцессорные системы
- •3.1.Управление процессами
- •3.1.1.Блок управления процессом (pcb)
- •3.1.2.Управление асинхронными параллельными процессами
- •3.2.Мультизадачность
- •3.2.1.Виды мультизадачности:
- •3.2.2.Процессы и задачи
- •3.2.3.Распределение времени между задачами
- •3.2.4.Процессовая мультизадачность
- •3.2.5.Потоковая мультизадачность
- •3.2.6. Синхронизация задач
- •3.2.6.1Ожидание завершения задачи или процесса
- •3.2.6.2Синхронизация с помощью событий
- •3.2.7.Взаимоисключение
- •3.2.7.1Критические секции в программном интерфейсе windows
- •3.2.7.2Блокирующие функции
- •3.2.8.Семафоры
- •3.3.Тупики
- •3.3.1.Условия возникновения тупика
- •3.3.2.Предотвращение тупиков
- •3.3.3. Обход тупиков
- •3.3.4.Обнаружение тупиков
- •3.3.5.Восстановление после тупика
- •3.4.Средства обеспечения мультизадачности в защищенном режиме работы процессора Intel
- •3.4.1.Переключение задач
- •3.5.Обработка прерываний
- •3.5.1.Обработка прерываний в защищенном режиме
- •3.5.2.Обработка аппаратных прерываний
- •3.6.Управление потоками заданий. Планирование заданий и загрузка процессоров
- •3.6.1.Цели планирования
- •3.6.2.Критерии планирования
- •3.6.3.Дисциплины планирования
- •3.6.4.Многоуровневые очереди с обратными связями
- •3.7.Мультипроцессорные архитектуры. Планирование загрузки ресурсов
- •3.7.1.Параллелизм
- •3.7.2.Цели мультипроцессорных систем
- •3.7.3.Автоматическое распараллеливание
- •3.7.3.1Расщепление цикла
- •3.7.3.2Редукция высоты дерева
- •3.7.4.Мультипроцессорные операционные системы
- •3.7.5.Организация мультипроцессорных операционных систем
- •3.7.6.Производительность мультипроцессорных систем
- •3.7.7.Экономическая эффективность мультипроцессорных систем
- •3.7.8.Восстановление после ошибок
- •3.7.9.Перспективы мультипроцессорных систем
- •4.Управление внешней памятью и файловые системы
- •4.1.Структура дискового тома. Таблица разделов
- •4.2.Управление данными
- •4.2.1.Организация данных
- •4.2.2.Методы доступа
- •4.3. Файловые системы
- •4.3.1.Файловая система fat
- •4.3.2.Файловая система fat32
- •4.3.3.Функции windows api для работы с директориями
- •4.3.4.Файловая система windows 95
- •4.3.5.Файловая система нpfs (os/2)
- •4.3.5.1 Структура тома
- •4.3.5.2Файлы и Fnodes
- •4.3.5.3Каталоги
- •4.3.5.4Расширенные атрибуты
- •4.3.5.5Инсталлируемые файловые системы
- •4.3.5.6Проблемы эффективности
- •4.3.5.7Отказоустойчивость
- •4.3.6.Файловая система ntfs (Windows nt)
- •4.3.6.1Главная файловая таблица
- •4.3.6.2Атрибуты файла ntfs
- •4.3.6.3Длинные и короткие имена файлов
- •4.3.6.4Потоки данных
- •4.3.6.5Согласованность с posix
- •4.4.Асинхронные операции с файлами
- •4.5.Файлы, отображаемые на память
- •4.5.1.Создание отображения файла
- •4.5.2.Выполнение отображения на память
- •5.Средства ввода информации
- •5.1.Аппаратные и программные средства ввода информации с клавиатуры
- •5.1.1.Анализ и преобразование скэн-кода
- •5.1.2.Буфер клавиатуры
- •5.1.3.Схема работы буфера
- •5.1.4.Ввод информации с клавиатуры в Windows
- •5.1.4.1Поддержка горячих клавиш (нot-key)
- •5.1.4.2Языки и локализация
- •5.2.Управление манипулятором "мышь"
- •5.2.1.Аппаратные средства манипулятора
- •5.2.2.Программная поддержка "мыши" (на примере ms dos)
- •5.2.3.Основные функции интерфейса программы с манипулятором "мышь" (int 33н)
- •5.2.4.Чтение позиции курсора и состояния кнопок "мыши"
- •5.2.5.Управление мышью в приложениях Windows
- •5.2.5.1Обработка двойного щелчка (Double-Click Messages)
- •5.2.5.2Сообщения неклиентской области
- •5.2.5.3Активизация окна
- •6.Сетевые операционные системы
- •Литература
- •Оглавление
- •Учебное издание
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
3.7.6.Производительность мультипроцессорных систем
Даже в совершенно симметричных мультипроцессорных комплексах введение нового процессора не приведет к тому, что общая производительность возрастет на номинальную вычислительную мощность этого нового процессора. Это объясняется многими причинами, в том числе - дополнительными накладными расходами на работу операционной системы;
- обострением конкуренции за системные ресурсы;
- задержками в аппаратуре коммутации и маршрутизации между увеличившимся количеством компонент.
Одна из исследовательских работ, проведенных с целью оценки, производительности мультипроцессорных комплексов, показала, что производительность двухпроцессорного комплекса увеличивается в 1.8 раза, а трехпроцессорного - всего лишь в 2.1 раза по сравнению с однопроцессорным. Подобные результаты помогают понять, почему большинство мультипроцессорных комплексов, созданных до настоящего времени, содержат относительно небольшое количество процессоров (как правило от двух до четырех).
3.7.7.Экономическая эффективность мультипроцессорных систем
Выбирая мультипроцессорное направление развития вычислительных мощностей вместо многомашинного, нужно тщательно анализировать специфические требования различных организаций и вычислительных центров. Ниже перечисляются некоторые преимущества мультипроцессорной архитектуры:
- Дополнительные процессоры в мультипроцессорный вычислительный комплекс, как правило, можно вводить без привлечения дополнительного обслуживающего персонала.
- Если основная выгода, которую необходимо получить, - это увеличение процессорных вычислительных мощностей, т. е. если имеющегося объема памяти и средств ввода-вывода достаточно, то введение дополнительных процессоров экономически более оправданно, чем приобретение самостоятельных вычислительных машин.
- Симметричные мультипроцессорные вычислительные комплексы модульной конструкции позволяют быстро и экономично подключать новые процессоры.
- Для установки дополнительного процессора требуется гораздо меньшая площадь, чем для целой вычислительной машины.
- Вычислительную мощность системы можно наращивать плавно, меньшими квантами.
- Теория массового обслуживания и теория очередей говорят о том, что при направлении единого потока входящих запросов в систему с многими обслуживающими единицами мы обеспечиваем лучшую пропускную способность, чем в случае, когда входящий поток разделяется на много потоков и направляется на отдельные обслуживающие единицы (если обслуживающие единицы в обоих типах систем имеют одинаковые интенсивности обслуживания).
- Мультипроцессорные системы экономически более эффективны в широком диапазоне рабочих нагрузок.
Однако мультипроцессорным архитектурам свойственны и недостатки:
- Мультипроцессорные операционные системы являются, как правило, более сложными, чем однопроцессорные.
- Мультипроцессорные аппаратные средства более сложны, чем однопроцессорные,
- После того как в вычислительном центре будет в конце концов установлено максимально возможное количество процессоров мультипроцессорного комплекса, дальнейшее расширение вычислительных мощностей может обойтись довольно дорого, если будет приобретаться второй мультипроцессорный комплекс.