Лекция: Параллельные компьютерные системы и особенности их ОС.
Параллельные компьютерные системы– это мультипроцессорные системы с несколькими непосредственно взаимодействующими процессорами. Классические примеры: из зарубежных компьютеров — CRAY, из отечественных – «Эльбрус»; из более современных – компьютеры серии СКИФ. В настоящее время выпускаются мультипроцессорные рабочие станции — например, купив или получив в подарок настольный компьютер, Вы можете обнаружить в его составе два или даже четыре процессора. Соответственно, ОС должна обеспечивать реконфигурацию такой системы, подключение новых процессоров или удаление процессоров из системы, распараллеливание решения задачи на нескольких процессорах и синхронизацию решающих ее параллельных процессов.
Среди параллельных компьютеров выделяются тесно связанные (tightly coupled) системы, в которых процессоры разделяют общую память и таймер (такты); взаимодействие между ними происходит через общую память.
О параллельных компьютерах архитектур Very Long Instruction Word (VLIW) и Explicit Parallelism Instruction Computer (EPIC), в которых распараллеливание вычислений происходит на уровне команд, мы уже говорили в «Понятие операционной системы (ОС), цели ее работы. Классификация компьютерных систем».
Многоядерные (multi-core) компьютеры(см. также «Понятие операционной системы (ОС), цели ее работы.Классификация компьютерных систем») – компьютерные системы, основанные на тесно связанных друг с другом процессорах (ядрах), находящихся в одном кристалле, разделяющих ассоциативную память (кэш) второго уровня и работающих на общей памяти.
Преимущества параллельной компьютерной системы:
- Улучшенная производительность(throughput) – очевидно, что распараллеливание алгоритма решения задачи может позволить уменьшить суммарное время ее решения;
- Экономичность– в параллельной системе ОС может поручить часть работы другому процессору или ядру;
- Повышенная надежность– при сбое или отказе одного из процессоров ОС может переключить вычисления на другой процессор;
- «Дружественное» к пользователю снижение производительности (graceful degradation)– если один из процессоров отказал и выведен из конфигурации, пользователь, при правильной организации компьютера и ОС, может даже не почувствовать замедления вычислений
- Устойчивость к ошибкам (fail-soft system)– стабильная работа многопроцессорной системы при ошибке в аппаратуре или в программе.