Multiprocesamiento
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Multiprocesamiento
Es una tendencia significativa en el campo de la computación. Consiste en configurar un sistema de computación con varios procesadores. No es un enfoque nuevo pero sí posee grandes perspectivas en función del desarrollo de los microprocesadores. Se podrían concebir sistemas construidos por cientos o miles de microprocesadores.
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Sistema Operativo de Multiprocesadores

Sistema Operativo de Multiprocesadores | Multiprocesamiento | Scoop.it

Las capacidades funcionales de los Sistema Operativo de multiprogramación.

Lautaro's insight:

Las capacidades funcionales de los Sistema Operativo de multiprogramación y de multiprocesadores incluyen lo siguiente:

◘   Asignación y administración de recursos.

◘   Protección de tablas y conjuntos de datos.

◘   Prevención contra el interbloqueo del sistema.

◘   Terminación anormal.

◘   Equilibrio de cargas de Entrada / Salida.

◘   Equilibrio de carga del procesador.

◘   Reconfiguración.

 

Las tres últimas son especialmente importantes en Sistemas Operativos de multiprocesadores, donde es fundamental explotar el paralelismo en el hardware y en los programas y hacerlo automáticamente.

Las organizaciones básicas de los Sistemas Operativos para multiprocesadores son las siguientes:

◘   Maestro / satélite.

◘   Ejecutivo separado para cada procesador.

◘   Tratamiento simétrico (o anónimo) para todos los procesadores.

 

Maestro / Satélite

 

Es la organización más fácil de implementar.

No logra la utilización óptima del hardware dado que sólo el procesador maestro puede ejecutar el Sistema Operativo y el procesador satélite sólo puede ejecutar programas del usuario.

Las interrupciones generadas por los procesos en ejecución en los procesadores satélites que precisan atención del Sistema Operativo deben ser atendidas por el procesador maestro y por ello pueden generarse largas colas de requerimientos pendientes.

Ejecutivos Separados

 

Cada procesador tiene su propio Sistema Operativo y responde a interrupciones de los usuarios que operan en ese procesador.

Existen tablas de control con información global de todo el sistema (por ejemplo, lista de procesadores conocidos por el Sistema Operativo) a las que se debe acceder utilizando exclusión mutua.

Es más confiable que la organización maestro / satélite.

Cada procesador controla sus propios recursos dedicados.

La reconfiguración de los dispositivos de Entrada / Salida puede implicar el cambio de dispositivos a diferentes procesadores con distintos Sistemas Operativos.

La contención sobre las tablas del Sistema Operativo es mínima.

Los procesadores no cooperan en la ejecución de un proceso individual, que habrá sido asignado a uno de ellos.

 

Tratamiento Simétrico

 

Es la organización más complicada de implementar y también la más poderosa y confiable.

El Sistema Operativo administra un grupo de procesadores idénticos, donde cualquiera puede utilizar cualquier dispositivo de Entrada / Salida y cualquiera puede referenciar a cualquier unidad de almacenamiento.

El Sistema Operativo precisa código reentrante y exclusión mutua.

Es posible equilibrar la carga de trabajo más precisamente que en las otras organizaciones.

Adquieren significativa importancia el hardware y el software para resolución de conflictos.

Todos los procesadores pueden cooperar en la ejecución de un proceso determinado.

El procesador ejecutivo es el responsable (uno sólo) en un momento dado de las tablas y funciones del sistema; así se evitan los conflictos sobre la información global.

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Organización del Hardware del Multiprocesador

El problema clave es determinar los medios de conexión de los procesadores múltiples y los procesadores de Entrada / Salida a las unidades de almacenamiento [7, Deitel].

Lautaro's insight:

◘   Los multiprocesadores se caracterizan por los siguientes aspectos:

Un multiprocesador contiene dos o más procesadores con capacidades aproximadamente comparables.Todos los procesadores comparten el acceso a un almacenamiento común y a canales de Entrada / Salida, unidades de control y dispositivos.Todo está controlado por un Sistema Operativo que proporciona interacción entre procesadores y sus programas en los niveles de trabajo, tarea, paso, archivo y elementos de datos.

◘   Las organizaciones más comunes son las siguientes:

Tiempo compartido o bus común (conductor común).Matriz de barras cruzadas e interruptores.Almacenamiento de interconexión multiple.

 

Tiempo Compartido o Bus Común (o Conductor Común)

 

Usa un solo camino de comunicación entre todas las unidades funcionales10.

El bus común es en esencia una unidad pasiva.

Un procesador o procesador de Entrada / Salida que desee transferir datos debe efectuar los siguientes pasos:

Verificar la disponibilidad del conductor y de la unidad de destino.Informar a la unidad de destino de lo que se va a hacer con los datos.Iniciar la transferencia de datos.

Las unidades receptoras deben poder reconocer qué mensajes del bus son enviados hacia ellas y seguir y confirmar las señales de control recibidas de la unidad emisora.

Es una organización económica, simple y flexible pero con una sola vía de comunicación, por lo cual:

◘   El sistema falla totalmente si falla el bus.

◘    La tasa neta de transmisiones está limitada por la tasa neta de transmisión del conductor.

◘   La contención por el uso del bus en un sistema sobrecargado puede ocasionar una seria degradación.

 

Matriz de Barras Cruzadas e Interruptores

 

En este caso existe un camino diferente para cada unidad de almacenamiento, por lo cual las referencias a dos unidades diferentes de almacenamiento no son bloqueantes sino simultáneas y la multiplicidad de caminos de transmisión puede proporcionar tasas de transferencia muy altas.

 

Almacenamiento de Interconexión Multiple

 

Se obtiene al sacar las lógicas de control, de conmutación y de arbitraje de prioridades fuera del interruptor de barras cruzadas y se las coloca en la interfaz de cada unidad de

almacenamiento12.

Cada unidad funcional puede acceder a cada unidad de almacenamiento, pero sólo en una “conexión de almacenamiento” específica, es decir que hay una conexión de almacenamiento por unidad funcional.

El conexionado es más complejo que en los otros esquemas.

Se puede restringir el acceso a las unidades de almacenamiento para que no todas las unidades de procesamiento las accedan, en tal caso habrá unidades de almacenamiento

“Privadas” de determinados procesadores.

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