View
241
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
7/23/2019 Multiprocesamiento by hebert vilca
1/20
UNIVERSIDAD JOS CARLOS
MARITEGUIFACULTAD DE INGENIERA
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERA DE SISTEMAS EINFORMTICA
CURSO: SistemasOperati!s
TITULO: PROCESOS " ADMINISTRACI#N DEL PROCESADOR
PRESENTADO POR: $E%ERT VILCA MAMANI&L'is e(ri)'e *'ari+!(e
DOCENTE:ING, MADELEINE GUTIERRE-DAVILA
C./i0!: 121341311p
MO5UEGUA 6 PER7
7/23/2019 Multiprocesamiento by hebert vilca
2/20
A8ri9 /e9 31;
7/23/2019 Multiprocesamiento by hebert vilca
3/20
1 Multiprocesamiento.......................................11 Introduccin............................................12 Confabilidad...........................................13 Explotacin del Paralelismo....................24 Paralelismo Masivo.................................25 Metas de los istemas de Multiprocesamiento
3! "eteccin #utom$tica del Paralelismo...3
% "istribucin de Ciclos.............................4& 'educcin de la #ltura del (rbol............52 )r*ani+acin del ,ard-are del Multiprocesador !
1 iempo Compartido o /us Com0n oConductor Com0n..............................!
2 Matri+ de /arras Cru+adas e Interruptores %3 #lmacenamiento de Interconexin M0ltiple %
3 rados de #coplamiento en Multiprocesamiento %
1 )r*ani+acin Maestro 4 at5lite.......%4 istema )perativo de Multiprocesadores.....&
1 Maestro 4 at5lite...........................62 E7ecutivos eparados...........................183 ratamiento imtrico..........................11
5 'endimiento del istema de Multiprocesamiento 12! 'ecuperacin de Errores.............................13% Multiprocesamiento imtrico MP.......14& endencias de los Multiprocesadores..........15
7/23/2019 Multiprocesamiento by hebert vilca
4/20
,12 M'9tipr!+esamie(t!
,12,1 I(tr!/'++i.(
Es una tendencia significativa en el campo de la computacin.
Consiste en configurar un sistema de computacin con varios procesadores.
No es un enfoque nuevo pero s posee grandes perspectivas en funcin del desarrollo de los
microprocesadores.
Se podran concebir sistemas construidos por cientos o miles de microprocesadores.
,12,1 C!(
7/23/2019 Multiprocesamiento by hebert vilca
5/20
,12,2 Para9e9ism! Masi!
Se debe disponer de suficientes procesadores como para que todas las operaciones que
puedan ser e#ecutadas en paralelo puedan ser asignadas a procesadores separados 012, ino y
3arrone4.
Esto ofrece una forma de e#ecutar un programa en el menor tiempo posible.
$a cuestin central es, disponiendo del paralelismo masivo, 5cul es el tiempo mnimo
requerido para e#ecutar un algoritmo determinado6.
,12,> Metas /e 9!s Sistemas /eM'9tipr!+esamie(t!
$as metas de los sistemas de multiprocesamiento generalmente son la confiabilidad y ladisponibilidad muy altas, como as tambi&n el incremento del poder de computacin.
El diseo modular proporciona una fle'ibilidad importante y facilita la e'pansin de la
capacidad.
,12,; Dete++i.( A't!m?ti+a /e9 Para9e9ism!
$os multiprocesadores "acen posible la e'plotacin del paralelismo.
$os sistemas de computacin obtienen los beneficios del procesamiento concurrente mspor la
7multiprogramacin8 de varios procesos y menos por la e'plotacin del 7paralelismo8dentro de
un solo proceso.
$a deteccin del paralelismo es un problema comple#o y la puede efectuar el programador, el
traductor del lengua#e, el "ardare o el Sistema %perativo.
El paralelismo dentro de los programas puede ser 7explcito8 o 7implcito8.
$as principales caractersticas del paralelismo explcito son las que se detallan a continuacin)
9 Es indicado de forma especfica por un programador mediante una 7construccin de
concurrencia8 como la siguiente)
cobegin9
,roposicin 19
................
roposicin n9 coend9
9 Se pueden utili(ar procesadores separados para e#ecutar cada una de las proposiciones.
9 Es susceptible de errores de programacin difciles de detectar y depurar.
9 El programador puede omitir tratar situaciones donde sera aplicable el paralelismo.
7/23/2019 Multiprocesamiento by hebert vilca
6/20
$as principales caractersticas del paralelismo implcito son las que se detallan acontinuacin)
9 $a verdadera esperan(a est en la deteccin automtica del paralelismo implcito.
9 Es el paralelismo intrnseco del algoritmo pero no establecido e'plcitamente por el
programador.
9 $os compiladores e'plotan el paralelismo implcito mediante las t&cnicas de 7distribucin de
ciclos8 y de 7reduccin de la altura del rbol8.
,12, Distri8'+i.( /e Ci+9!s
!na 7estructura de ciclos o de repeticin8 implica la repeticin de una serie de proposiciones
*cuerpo del ciclo- "asta que ocurre alguna condicin de terminacin, por e#emplo)
:or i ; 1 to 3
1 en lo siguiente)
a(i)=b(i) +c(i)
7/23/2019 Multiprocesamiento by hebert vilca
7/20
P')CE#")'E
MEC#:IM) "E
I:E'C):E;I):
P')CE#")'E
"E E 2
cobegin9
a(1) = b(1) + c(1)
coend9
Esta t&cnica se denomina distribucin de ciclos.
!N?
7/23/2019 Multiprocesamiento by hebert vilca
8/20
,12,2Re/'++i.( /e 9a A9t'ra /e9 r8!9
!tili(ando las propiedades asociativa, conmutativa y distributiva de la aritm&tica, los compiladores
pueden)
1. ue se busca optimi+acin en el momento de la compilacinpara lo*rare7ecucin en tiempo m?nimo= lo >ue es aplicable especialmente cuandolos sistemas pasana produccin= no tanto cuando est$n en desarrollo.
7/23/2019 Multiprocesamiento by hebert vilca
9/20
,1> Or0a(i@a+i.( /e9 $ar/are /e9
M'9tipr!+esa/!rEl problema clave es determinar los medios de cone'in de los procesadores mltiples ylos
procesadores de Entrada F Salida a las unidades de almacenamiento 0,
7/23/2019 Multiprocesamiento by hebert vilca
10/20
P')CE@ #")'P')CE@ #")' P')C.
E
P')C.
E
MEM)'I MEM)'I P')C.
E
P')C.
E
P')CE@ #")'P')CE@ #")'
MEM)'I#MEM)'I#
/A
# #
,1>,1Tiemp! C!mparti/! ! %'s C!mB( !C!(/'+t!r C!mB(
!sa un solo camino de comunicacin entre todas las unidades funcionales1H .
El bus comn es en esencia una unidad pasiva.
!n procesador o procesador de Entrada F Salida que desee transferir datos debe efec/tuar los
siguientes pasos)
1. Ierificar la disponibilidad del conductor y de la unidad de destino.
=. ?nformar a la unidad de destino de lo que se va a "acer con los datos.
D. ?niciar la transferencia de datos.
$as unidades receptoras deben poder reconocer qu& mensa#es del bus son enviados "acia ellas
y seguir y confirmar las seales de control recibidas de la unidad emisora.
Es una organi(acin econmica, simple y fle'ible pero con una sola va de comunicacin, por lo
cual)
9 El sistema falla totalmente si falla el bus.
:igura =.1H) %rgani(acin de multiprocesador de tiempo compartido de bus comn.
9 $a tasa neta de transmisiones est limitada por la tasa neta de transmisin del
conductor.
9 $a contencin por el uso del bus en un sistema sobrecargado puede ocasionar unaseria
degradacin.
7/23/2019 Multiprocesamiento by hebert vilca
11/20
P')CE.
8P')C. E 8
P')CE.
1P')C. E 1
P')CE. I
P')C. E B
MEM)'I#
8
MEM)'I#
1
MEM)'I#
,1>, Matri@ /e %arras Cr'@a/as eI(terr'pt!res
En este caso e'iste un camino diferente para cada unidad de almacenamiento, por locual
las referencias a dos unidades diferentes de almacenamiento no son bloqueantes sino
simultneas y la multiplicidad de caminos de transmisin puede proporcionar tasas de
transferencia muy altas.
,1>,2 A9ma+e(amie(t! /e I(ter+!(e=i.(MB9tip9e
Se obtiene al sacar las lgicas de control, de conmutacin y de arbitra#e de prioridadesfueradel interruptor de barras cru(adas y se las coloca en la interfa( de cada unidad de
almacenamiento.
Cada unidad funcional puede acceder a cada unidad de almacenamiento, pero slo en una
7conexin de almacenamiento8 especfica, es decir que "ay una cone'in de almacenamiento
por unidad funcional.
El cone'ionado es ms comple#o que en los otros esquemas.
Se puede restringir el acceso a las unidades de almacenamiento para que no todas lasunidades de procesamiento las accedan, en tal caso "abr unidades de almacenamiento
7privadas8 de determinados procesadores.
,1; Gra/!s /e A+!p9amie(t! e(M'9tipr!+esamie(t!
$os grados de acoplamiento en multiprocesamiento pueden clasificarse de ligeramente
acoplados o rgidamente acoplados , segn las caractersticas que se detallan en
7/23/2019 Multiprocesamiento by hebert vilca
12/20
:igura =.11) %rgani(acin del multiprocesador por matri( de barras cru(adas e interruptores.
7/23/2019 Multiprocesamiento by hebert vilca
13/20
P')CE.
8
P')CE.
1
P')CE.
2
P')CE. E 8 P')CE. E 1 P')CE. E 2
MEM)'I#
8
MEM)'I#
1
MEM)'I#
2
MEM)'I#
3
P')CE.
8
P')CE.
1
MEM)'I# 8 MEM)'I# 1 MEM)'I# 2
P')CE. E 8 P')CE. E 1
MEM)'I#
3
:igura =.1=) %rgani(acin de multiprocesador por sistema de memoria de intercone'in
mltiple.
:igura =.1D) %rgani(acin de multiprocesador por sistema de memoria de intercone'in
mltiple con memorias privadas.
7/23/2019 Multiprocesamiento by hebert vilca
14/20
,1;,1 Or0a(i@a+i.( Maestr! E SatF9ite
!n procesador est diseado como el 7maestro8 y los otros como 7sat&lites8.
El procesador 7maestro8 es de propsito general y reali(a operaciones de Entrada F
Salida y computaciones.
$os procesadores 7sat&lites8 slo reali(an computaciones.
$os procesos limitados por computacin pueden e#ecutarse con efectividad en los sa/
t&lites.
$os procesos limitados por la Entrada F Salida e#ecutados en los sat&lites generan
frecuentes llamadas de servicios al procesador maestro, pudiendo resultar ineficientes.
Si falla un sat&lite se pierde capacidad computacional pero el sistema no falla.
Si falla el maestro el sistema falla al no poder efectuar operaciones de Entrada F
Salida, por lo que un sat&lite debera asumir las funciones del maestro previo cambio de
los perif&ricos y reinicio del sistema.En el multiprocesamiento sim&trico todos pueden "acer Entrada F Salida.
,1 Sistema Operati! /eM'9tipr!+esa/!res
$as capacidades funcionales de los Sistema %perativo de multiprogramacin y de multi/
procesadores incluyen lo siguiente)
9 +signacin y administracin de recursos.
9 roteccin de tablas y con#untos de datos.
7/23/2019 Multiprocesamiento by hebert vilca
15/20
Jrados deacoplamiento
7/23/2019 Multiprocesamiento by hebert vilca
16/20
E:D#CE "E C)@
MA:IC#CI):EP')CE#")' P')CE#")'
E E
+$3+CEN+ +$3+CEN+
:igura =.12) 3ultiprocesamiento ligeramente acoplado.
9 revencin contra el interbloqueo del sistema.
9 Germinacin anormal.
9 Equilibrio de cargas de Entrada F Salida.
9 Equilibrio de carga del procesador.
9 econfiguracin.
$as tres ltimas son especialmente importantes en Sistemas %perativos de
multiprocesadores, donde es fundamental e'plotar el paralelismo en el "ardare y
en los programasy "acerlo automticamente.$as organi(aciones bsicas de los Sistemas %perativos para multiprocesadores
son lassiguientes)
9 3aestro F sat&lite.
9 E#ecutivo separado para cada procesador.
9 Gratamiento sim&trico *o annimo- para todos los procesadores.
,1,1 Maestr! E SatF9ite
Es la organi(acin ms fcil de implementar.No logra la utili(acin ptima del "ardare dado que slo el procesador maestro
puedee#ecutar el Sistema %perativo y el procesador sat&lite slo puede e#ecutar
programas del usuario.
$as interrupciones generadas por los procesos en e#ecucin en los procesadores
sat&lites que precisan atencin del Sistema %perativo deben ser atendidas por el
procesador maestro y por ello pueden generarse largas colas de requerimientos
pendientes.
7/23/2019 Multiprocesamiento by hebert vilca
17/20
,1, EHe+'ti!s Separa/!s
Cada procesador tiene su propio Sistema %perativo y responde a interrupciones
de los usuarios que operan en ese procesador.
E'isten tablas de control con informacin global de todo el sistema *por e#emplo,
listade procesadores conocidos por el Sistema %perativo- a las que se debe accederutili(andoe'clusin mutua.
Es ms confiable que la organi(acin maestro F
sat&lite.Cada procesador controla sus propios
recursos dedicados.
$a reconfiguracin de los dispositivos de Entrada F Salida puede implicar el
cambio dedispositivos a diferentes procesadores con distintos Sistemas %perativos.
$a contencin sobre las tablas del Sistema %perativo es mnima.
$os procesadores no cooperan en la e#ecucin de un proceso individual, que "abr
sidoasignado a uno de ellos.
,1,2 Tratamie(t! SimFtri+!Es la organi(acin ms complicada de implementar y tambi&n la ms poderosa y
confiable.El Sistema %perativo administra un grupo de procesadores id&nticos,
donde cualquierapuede utili(ar cualquier dispositivo de Entrada F Salida y
cualquiera puede referenciar a
Cualquier unidad de almacenamiento.
El Sistema %perativo precisa cdigo reentrante y e'clusin mutua.
Es posible equilibrar la carga de traba#o ms precisamente que en las otras
organi(aciones.
+dquieren significativa importancia el "ardare y el softare para resolucin de
conflictos.
Godos los procesadores pueden cooperar en la e#ecucin de un proceso determinado.
El procesador e#ecutivo es el responsable *uno slo- en un momento dado de las
tablas y funciones del sistema9 as se evitan los con flictos sobre la informacin
global.
,1 Re(/imie(t! /e9 Sistema /eM'9tipr!+esamie(t!
+n con multiprocesamiento completamente sim&trico, la adicin de un nuevo
procesador no "ar que la capacidad de e#ecucin del sistema aumente segn lacapacidad del nuevo procesador, siendo las causas las siguientes)
9 Kay sobrecarga adicional del Sistema %perativo.
9 Se incrementa la contencin por recursos del sistema.
9 Kay retrasos del "ardare en el intercambio y en el encaminamiento de las
transmisiones entre un nmero mayor de componentes.
+l incrementar el nmero de procesadores 7n8 similares en un multiprocesador, el
incremento de la productividad no es lineal y tiende a disminuir cuando 7n8 crece.
7/23/2019 Multiprocesamiento by hebert vilca
18/20
,14 Re+'pera+i.( /e Err!res
!na de las capacidades ms importantes de los Sistemas %perativos de
multiprocesadores es la de soportar fallas de "ardare en procesadores individuales ycontinuar su operacin.
7/23/2019 Multiprocesamiento by hebert vilca
19/20
E
P')CE#")'
E P')CE#")' MEM)'I# P')CE#")' E
P')CE#")'
E
equilibra la carga entre los procesadores. ara minimi(ar la contencin en el
despac"o de procesos, los relo#es de los procesadores tienen oblicuidad, debido a ello
las interrupciones de relo# ocurren en diferentes momentos.
,3 Te(/e(+ias /e 9!sM'9tipr!+esa/!res
odo indica >ue el uso de los multiprocesadores se incrementar$considerablemente en eluturo
:igura =.1@) E#emplo de implementacin de multiprocesamiento sim&trico.
2.20. TENDENCIAS DE LOS MULTIPROCESADORES
$as principales ra(ones son las siguientes)
9 $a confiabilidad requerida es cada ve( mayor.
9 $a reduccin de costos consecuencia de los avances en microelectrnica.
9 El previsible desarrollo de lengua#es que permitan a los usuarios e'presar el
paralelismo e'plcitamente.
9 El progreso en la deteccin automtica del paralelismo.
9 El "ec"o de que se estara llegando a los lmites de un procesador debido a la
compactacin de componentes, es decir que se estara pr'imo a los lmitesde longitudy de pro'imidad de los 7caminos electromagn&ticos8 *longitud
7/23/2019 Multiprocesamiento by hebert vilca
20/20
del recorrido de la seal electromagn&tica-9 alcan(ados los lmites
mencionados, la nica posibilidad de incrementar capacidad de cmputo es
mediante multiprocesamiento.
E'isten estudios de tendencias en arquitectura de computadoras que
apuntan a los poli procesadores, es decir, sistemas que combinan elmultiprocesamiento, sim&trico y asim&trico, para crear una #erarqua de
procesadores dentro de un sistema.
Recommended