Московський державний інститут радіотехніки, електроніки та автоматики (Технічний Університет)
В В В В В В В В В В В
Проект по курсу
"Обчислювальні комплекси, системи та мережі ЕОМ"
В
Багатопроцесорний обчислювальний комплекс на основі комутаційної матриці з симетричною обробкою завдань усіма процесорами
В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В
Група: АВ-33-93
Студент: Ліпін В.В.
В В
Москва
1998
1. Загальна частина
1.1 Зміст
1. Загальна частина
1.1. Зміст
1.2. Завдання
1.3. Введення
2. Апаратна організація МПВК
2.1. Структурна схема МПВК
2.2. Функціональна схема елемента комутаційної матриці
2.3. Організація оперативної пам'яті
2.3.1. Пам'ять з розшаруванням
2.3.2. Застосування коду Хеммінга в модулях пам'яті
2.4. Організація резервування і відновлення при відмові будь-якого компонента МПВК
3. Організація функціонування ОС на МПВК
3.1. Симетрична многопроцессорная обробка (SMP)
3.2. Нитки
3.2.1. Підходи до організації ниток і управління ними у різних варіантах ОС UNIX
3.3. Семафори
3.3.1. Визначення семафорів
3.3.2. Реалізація семафорів
3.4. Тупикові ситуації
3.5. Запобігання тупикових ситуацій
3.5.1. Лінійне впорядкування ресурсів
3.5.2. Ієрархічне впорядкування ресурсів
3.5.3. Алгоритм банкіра
3.6. Захист інформації
4. Література
В
1.2 Завдання
(варіант № 16)
Розробити багатопроцесорний обчислювальний комплекс за наступними вихідними даними:
В· використовувати матрицю з перехресної комутацією;
В· кількість процесорів - 8;
В· кількість блоків ОЗУ - 4;
В· кількість каналів введення-виведення - 4;
Потрібно розробити структурну схему комутаційної матриці і функціональну схему елемента комутаційної матриці.
Описати функціонування ОС для організації багатопроцесорної обробки.
Описати організацію резервування та відновлення обчислювального процесу при відмові будь-якого компонента багатопроцесорного обчислювального комплексу.
1.3 Введення
Розробка багатопроцесорних (МПВК) і багатомашинних (ММВК) обчислювальних комплексів, як правило, має свій меті підвищення або рівня надійності, або рівня продуктивності комплексу до значень недоступних або важкореалізованих (реалізуються з великими економічними витратами) в традиційних ЕОМ.
На більшості класів розв'язуваних завдань для досягнення високої продуктивності найбільш ефективні МПВК. Це пов'язано з великою інтенсивністю інформаційних обмінів між подзадачами, яка призводить до занадто високим накладних витрат у ММВК. ММВК, в принципі, дозволяють досягти багато більшої продуктивності завдяки кращій масштабованості, проте це перевагу проявляється тільки при відповідності розв'язуваних завдань умові максимального подовження незалежних гілок програми, що не завжди можливо.
Зазначений у завданні МПВК з матрицею перехресної комутації дозволяє досягти найбільшої продуктивності, що пов'язано з мінімізацією ймовірності конфліктів при доступі до компонентів комплексу. При побудові МПВК на основі доступу з використанням однієї або декількох загальних шин конфлікти доступу набагато більш ймовірні, що призводить до помітного зниження продуктивності за порівняно з МПВК на основі матриці перехресної комутації.
Виходячи з цих міркувань було вирішено проектувати МПВК за умовою максимальної продуктивності, менше приділяючи уваги високої відмовостійкості комплексу. Це рішення також обгрунтовується і тим, що сучасні мікроелектронні вироби мають цілком достатньою надійністю для переважної більшості комерційних застосувань, що робить економічно необгрунтованим істотне ускладнення комплексу з метою досягнення високої відмовостійкості.
2. Апаратна організація МПВК
2.1 Структурна схема МПВК
У МПВК з перехресною комутацією всі зв'язки здійснюються з допомогою спеціального пристрою - комутаційної матриці. Комутаційна матриця дозволяє пов'язувати один з одним будь-яку пару пристроїв, причому таких пар може бути скільки завгодно - зв'язки не залежать один від одного. Структурна схема МПВК наведена на малюнку:
В
br/>
Комутаційна матриця виконує передачу даних між процесорами і пам'яттю, а також між процесорами вводу-виводу і пам'яттю. Коммутируются тільки внутрішні шини МПВК, основне призначення яких - вис...
