Параллельные компьютерные системы и особенности их ОС

Особенности ОС для персональных компьютеров

Персональные компьютеры предназначены, как правило, для одного пользователя. Тем не менее, ОС для персональных компьютеров должна предусматривать режим многозадачности, так как пользователям подчас удобнее выполнять несколько заданий параллельно – например, набирать некоторый текст в редакторе, принимать электронную почту и одновременно печатать на принтере какие-либо документы. Кроме того, при работе в локальной сети возможен удаленный вход на компьютер других пользователей. То есть, ОС для персональных компьютеров должна поддерживать также режим разделения времени.

Наиболее важными свойствами ОС для персонального компьютера должны быть, конечно, простота и удобство в использовании, дружественность к пользователю. Это достигается прежде всего, удобным и современным аппаратным и программным пользовательским интерфейсом, например, интерфейсом типа multi-touch (с доступом непосредственно к экрану), ноутбуками типа Tablet PC (с возможностью поворота экрана и ввода информации прикосновением к экрану).

При разработке ОС для ПК используются те же технологии, которые применяются и в "больших" ОС (для mainframe-компьютеров). Однако, поскольку пользователь имеет персональный доступ к компьютеру, он часто не нуждается в каких-либо системных программах для оптимизации работы процессора или в улучшенных средствах защиты (последней, однако, не следует пренебрегать и отключать ее, так как на компьютер возможны сетевые атаки).

Параллельные компьютерные системы – это мультипроцессорные системы с несколькими непосредственно взаимодействующими процессорами. В настоящее время выпускаются мультипроцессорные рабочие станции, 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 "История ОС. Отечественные ОС. Диалекты UNIX. Режимы пакетной обработки, мультипрограммирования, разделения времени ".

Многоядерные (multi-core) компьютеры – 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:

1. Улучшенная производительность (throughput) – очевидно, что распараллеливание алгоритма решения задачи может позволить уменьшить суммарное время ее решения;

2. Экономичность – в параллельной системе ОС может поручить часть работы другому процессору или ядру;

3. Повышенная надежность – при сбое или отказе одного из процессоров ОС может переключить вычисления на другой процессор;

4. "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

5. Устойчивость к ошибкам (fail-soft system) – стабильная работа многопроцессорной системы при ошибке в аппаратуре или в программе.