• 1.摘要
  • 2.基本信息
  • 3.简介
  • 4.多处理机是否对称分类
  • 4.1.非对称多处理
  • 4.2.对称多处理
  • 5.控制方式分类
  • 5.1.主从式(master-slave)
  • 5.2.独立监督式(separate supervisor)
  • 5.3.浮动监督式(floating supervisor)
  • 6.多处理机系统的类型分类
  • 6.1.紧密耦合多处理机
  • 6.2.松散耦合多处理机
  • 7.特点
  • 8.参考资料

多处理机操作系统

操作系统(Operating System,简称OS)是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序,是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件,任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。多处理机操作系统是操作系统管理和调度多个处理器。多处理机操作系统引入原因主要有:增加系统的吞吐量;节省投资和提高系统的可靠性。

基本信息

  • 中文名

    多处理机操作系统

  • 外文名

    Multi - processor operating system

  • 学科

    计算机科学

  • 定义

    管理和调度多处理器

  • 原因

    增加吞吐量提高可靠性

  • 领域

    操作系统

简介

目前存在着多种类型的 OS,不同类型的 OS,其目标各有所侧重。一般地说,在计算机硬件上配置的 OS,其目标有以下几点:1、有效性,操作系统的有效性可包含如下两方面的含意:(1) 提高系统资源利用率,(2) 提高系统的吞吐量;2、方便性是指配置 OS 后可使计算机系统更容易使用;3、可扩充性是指以便于方便地增加新的功能和模块,并能修改老的功能和模块;4、开放性是指系统能遵循世界标准规范,特别是遵循开放系统互连(OSI)国际标准。

多处理机是指两个或两个以上处理机(包括PU和CU),通过高速互连网络连接起来,在统一的操作系统管理下,实现指令以上级(任务级、作业级)并行。

多处理机操作系统的目标也是以上几点,不过多处理机操作系统侧重于提高系统的吞吐量和可扩充性这两点。按照多处理机系统的类型来分,可以分为:紧密耦合MPS和松散耦合MPS。按照多处理机操作系统的类型来分,可以分为:非对称多处理模式,对称多处理模式。

多处理机是否对称分类

多处理机(Multi processor)是具有多个处理机的计算机,能够大大提高计算机的处理速度。

非对称多处理

非对称多处理(英语:Asymmetric multiprocessing,缩写为AMP、ASMP),也译为非对称多重处理、非均衡多元处理,一种多元处理的架构。在这种架构下,存在多个处理器;每个中央处理器在某个特定时间内,被指定一个特定的任务去运行。在对称多处理系统还没完全发展好之前,它曾被视为是一种软件的权宜之计,可以用来让多个处理器同时运作。在对称多处理系统开发好之后,现今它仍然被视为是一个较简单廉价的软件选项

对称多处理

对称多处理(英语:Symmetric multiprocessing,缩写为 SMP),也译为均衡多处理、对称性多重处理,是一种多处理器的电脑硬件架构,在对称多处理架构下,每个处理器的地位都是平等的,对资源的使用权限相同。现代多数的多处理器系统,都采用对称多处理架构,也被称为对称多处理系统(Symmetric multiprocessing system)。在这个系统中,拥有超过一个以上的处理器,这些处理器都连接到同一个共享的主存上,并由单一操作系统来控制。在多核心处理器的例子中,对称多处理架构,将每一个核心都当成是独立的处理器。

在对称多处理系统上,在操作系统的支持下,无论进程是处于用户空间,或是核心空间,都可以分配到任何一个处理器上运行。因此,进程可以在不同的处理器间移动,达到负载平衡,使系在计算领域,对称多处理是一种多处理机硬件架构,有两个或更多的相同的处理机(处理器)共享同一主存,由一个操作系统控制。当前最常见的多处理机系统使用了对称多处理架构。以多核处理器为例,对称多处理架构就是这些核,它把这些核当作不同的处理器。不同的处理器之间可以由总线、矩阵开关或片上mesh网络来连接。使用总线或矩阵开关的对称多处理架构有可扩展性方面的瓶颈,它是由处理器之间连接的带宽、能耗,以及内存和磁盘阵列等引起的。使用mesh连接的架构避免了这些瓶颈。它能够支持更多数量的处理器,具有几乎线性的可扩展性,代价是牺牲可编程性。统的效率提升。

控制方式分类

主从式(master-slave)

主从式操作系统由一台主处理机记录、控制其它从处理机的状态 ,并分配任务给从处理机。例如,Cyber-170就是主从式多处理机操作系统,它驻留在一个外围处理机Po上运行,其余所有处理机包括中心处理机都从属于Po。另一个例子是DEC System 10,有两台处理机,一台为主,另一台为从。操作系统在主处理机上运行,从处理机的请求通过陷入传送给主处理机,然后主处理机回答并执行相应的服务操作。主从式操作系统的监控程序及其提供服务的过程不必迁移,因为只有主处理机利用它们。当不可恢复错误发生时,系统很容易导致崩溃,此时必须重新启动主处理机。由于主处理机的责任重大,当它来不及处理进程请求时,其它从属处理机的利用率就会随之降低。主从式的特点:主从式操作系统有如下特点:

A.操作系统程序在一台处理机上运行。如果从处理机需要主处理机提供服务,则向主处理机发出请求,主处理机接受请求并提供服务。不一定要求把整个管理程序都编写成可重入的程序代码,因为只有一个处理机在使用它,但有些公用例程必须是可重入的才行。

B.由于只有一个处理机访问执行表,所以不存在管理表格存取冲突和访问阻塞问题。

C.当主处理机故障时很容易引起整个系统的崩溃。如果主处理机不是固定设计的,管理员可从其他处理机中选一个作为新主处理机并重新启动系统。

D.任务分配不但容易使部分从处理机闲置而导致系统效率下降。 E.用于工作负载不是太重或由功能相差很大的处理机组成的非对称系统。 F.系统由一个主处理机加上若干从处理机组成,硬件和软件结构相对简单,但灵活行差。

独立监督式(separate supervisor)