Мультіпроцессінг в PC-AT-стандарті

Інформатика, програмування

Комітет з науки та вищої освіти

Московський Державний Інститут електроніки та математики (ТУ).

Кафедра "Обчислювальні машини,

комплекси, системи та мережі ".

Курсова робота по курсу" Мультипроцесорні системи ".

Тема

Специфікація багатопроцесорних систем компанії Intel

Москва 1999

Зміст

Зміст 2

Вступ 3 < p>
Область застосування 5

Загальна структура МП-системи 6

Основні компоненти 7

Системна пам'ять. 8

Шина розширення вводу-виводу. 8

Специфікація апаратних засобів 9

Конфігурація системної пам'яті. 9

Кешована і доступність фізичної пам'яті для процесорів. 10

Вимоги до реалізації зовнішніх кешей. 10

Управління пам'яттю (блокування). 10

Впорядкування записів у пам'яті. 11

Управління переривань. 11

Режими переривання. 11

Розподіл системи переривань на локальному блоці APIC. 12

Відображення пам'яті APIC. 12

Таймери інтервалів. 13

Підтримка перезавантаження. 13

Таблиці конфігурації МП-систем 14

Структура покажчика переходів. 14

Таблиця конфігурації МП-системи. 14

Опції BIOS в МП-системі. 15

Уніфіковані ОС нового покоління для SMP-систем 15

Багатозадачність. 16

Багатопотокова архітектура. 17

Симетричні багатопроцесорні SMP-системи 18

Сільносвязанная багатопроцесорна обробка. 18

Стандартизація багатопроцесорної обробки. 19

Уніфіковані ОС нового покоління. 20

Висновки 21

Список літератури 22

Введення

Запропонована компанією Intel специфікація багатопроцесорних (МП)систем (MPS - Multiprocessor Specification V. 1.1) визначає доповнення достандарту, що використовується виробниками комп'ютерів при проектуванні DOS -сумісних систем. Операційні системи, розраховані на багатопроцесорнусереду, дозволять запускати в роботу МП-системи, сумісні з цієюспецифікацією, без додаткової настройки. Специфікація орієнтована нарозробників РС/АТ-сумісних МП-платформ на основі архітектурпроцесорів і контролерів APIC (Advanced Programmable Interrupt
Controller) компанії Intel. Термін «РС/АТ-сумісний» використовується вданій роботі щоб характеризувати компоненти, видимі (доступних) дляпрограмних засобів.

Головна мета специфікації - визначити стандартний інтерфейс для МП -платформ, що дозволить розширити область застосування РС/АТ-платформ напорівняно з традиційними однопроцесорних платформами, в той же часзберігаючи повну сумісність з PC/AT на рівні програм.

Наявність специфікації дозволить створювати робочі станції високогокласу і сервери масштабу підприємства з хорошим відношенням
«Ціна/продуктивність» і з можливістю виконання всіх існуючихпрограм для ПК, а також сформує фундамент для програмних пакетів длямікроядерної ОС МП-систем.

Серцем специфікації є структури даних, що визначаютьконфігурацію МП-системи (мал. 1). Ці структури даних створює BIOS, ввідомому форматі представляючи апаратні засоби стандартним драйверампристроїв або Рівню ізоляції Апаратури (HAL - Hardware Abstraction Layer)
ОС. Специфікація визначає задаються за умовчанням конфігураціїапаратури, і з метою Польщею гнучкості визначає розширення длястандартного BIOS.

У специфікації розглядаються наступні питання:

- Створення на основі РС/АТ-платформ багатопроцесорних систем, якіможуть виконувати існуючі програми для однопроцесорних ібагатопроцесорних мікроядерної ОС.

- Підтримка симетричних багатопроцесорних систем на одному абодекількох процесорах, безліч команд яких сумісно з архітектуроюсімейств процесорів Pentium.

- Підтримка APIC (МП-контролера переривань) для обробкисиметричного вводу-виводу.

- Можливість використовувати BIOS з мінімальною налаштуванням на конкретну
МП-систему.

- Таблиця факультативних МП-конфігурацій з інформацією про конфігурацію.

- Включення ISA та інших промислових стандартів на шини, як EISA,
МСА, VL і PCI в МП-сумісні системи.

- Вимоги, що забезпечують прозору (для програмного забезпечення)реалізацію вторинної шини кеша та пам'яті.

Область застосування

МП-специфікація буде корисна виробникам комп'ютерів, що пропонуютьзасоби, придатні для побудови багатопроцесорних систем, без інвестиційв настройку на вимоги замовника однієї або декількох ОС. У нійрозглядаються питання розробки стандартного механізму для забезпеченняможливості побудови МП-систем на основі стандартів на апаратнікошти PC/AT.

Мінімальний набір апаратних засобів, який необхідний для реалізації
МП-специфікації, такий:

- один або декілька процесорів, по набору команд сумісних зархітектурою сімейств процесорів Intel 486 і Pentium;

- один або декілька контролерів APIC на процесорах Pentium;

- прозорі для програм підсистеми кешей та загальної пам'яті;

-- видимі для програм компоненти РС/АТ-платформ.

Документ також визначає властивості МП-систем, видимі для BIOS і ОС.
Однак треба враховувати, що в міру розвитку технології виконуються BIOS -функції можуть змінюватися. Вважається, що тільки інтерфейс з операційноюсистемою залишається незмінним.

На кого орієнтована дана специфікація? Перш за все, цевиробники РС/AТ-сумісних апаратних засобів, які придатні длявикористання і МП-системах. По-друге, розробники, які створюють продукти
BIOS загального користування або модифікуючі яти продукти для використання вконкретних МП-системах. По-третє, розробники операційних систем,адаптують ОС МП-системи для виконання на визначених у специфікаціїплатформах.

Загальна структура МП-системи

При побудові багатопроцесорної архітектури може використовуватися одинз кількох концептуальних моделей з'єднання обчислювальних елементів, атакож безліч схем взаємозв'язку і варіантів реалізації.

На рис. 2 показана загальна структура МП-системи, побудованої на основіспецифікації MPS 1.1. До неї входить сильно пов'язана архітектура із загальноюпам'яттю з розподіленою обробкою даних і переривань вводу-виводу. Вонаповністю симетрична; це означає, що всі процесори функціональноідентичні і мають однаковий статус, і кожен процесор може обмінюватисяз кожним іншим процесором. Симетричність має два важливих аспекти:симетричність пам'яті та вводу-виводу.

Пам'ять симетрична, якщо всі процесори спільно використовують загальнийпростір пам'яті і мають у цьому просторі доступ з одними і тими жадресами. Симетричність пам'яті припускає, що всі процесори можутьвиконувати єдину копію ОС. У такому випадку будь-які існуючі системиі прикладні програми будуть працювати однаково, незалежно від числавстановлених в системі процесорів.

Вимога симетричності вводу-виводу виконується, якщо всіпроцесори мають можливість доступу до одних і тих же підсистемах вводу -виводу (включаючи порти та контролери переривання), причому будь-який процесорможе отримати переривання від будь-якого джерела. Деякі МП-системи,мають симетричний доступ до пам'яті, в той же час є Асімметричну по відношенню до перериваннях пристроїв введення-виведення, оскількивиділяють один процесор для обробки переривань. Симетричність введення -виведення допомагає прибрати потенційно вузькі місця вводу-виводу і тим самимпідвищити розширюваність системи.

Системи, що задовольняють МП-специфікації, мають симетричністюпам'яті і введення-виведення, що дозволяє забезпечити розширюваність апаратнихкоштів, а також стандартизувати програмні засоби.

Основні компоненти

МП-специфікація визначає системну архітектуру на основі наступнихкомпонентів апаратури: системні процесори, контролери АРIС, системнапам'ять, шина розширення вводу-виводу.

Системні процесори. З метою забезпечення сумісності зіснуючими програмними засобами для PC/AT, специфікація грунтуєтьсяна процесорах сімейства Intel 486 або Pentium.

Хоча всі процесори в МП-системі функціонально ідентичні, специфікаціявиділяє два їх типу: завантажувальний процесор (BSP) і прикладні процесори
(АР). Який процесор грає роль завантажувального, визначається апаратнимизасобами або спільно апаратурою та BIOS. Це зроблено для зручності імає значення тільки під час ініціалізації та вимикання. BSP-процесорвідповідає за ініціалізацію системи та за завантаження ОС. АР-процесорактивізується після завантаження ОС.

Контролери APIC. Дані контролери мають розподіленоїархітектурою, в якій функції управління переривань розподілені міждвома функціональними блоками: локальним і введення-виведення. Ці блокиобмінюються інформацією через шину, яка називається шиною комунікаційконтролера переривань (ICC).

У МП-системі безліч локальних блоків і блоків введення-виведення можутьколективно використовувати одну запис, взаємодіючи через шину ICC. Блоки
APIC спільно відповідають за доставку переривання від джерела переривань доодержувачів по всій МП-системі.

Блоки APIC додатково збільшують розширюваність за рахунок розвантаженняшини пам'яті від трафіку переривань, а також поділу між процесораминавантаження з обробки переривань.

Завдяки розподіленої архітектурі, локальні блоки або блоки вводу -виводу можуть бути реалізовані в окремій мікросхемі або інтегровані зіншими компонентами системи.

Системна пам'ять.

У системах, сумісних з МП-специфікацією, використовується архітектурапам'яті стандарту AT. Вся пам'ять використовується як системна за виняткомадрес, зарезервованих під пристрої введення-виводу і BIOS.

МП-системи потребують значно більш високої пропускноїздатності шини пам'яті в порівнянні з однопроцесорних. Вимогизростають пропорційно до кількості процесорів на шині пам'яті. Томуспецифікація містить рекомендації використовувати кеші другого рівня,покликані знизити трафік по шині і реалізують такі функції:стратегія оновлення зі зворотним записом і протокол визначенняузгодженості кешей. Від кешей другого рівня і контролерів шини пам'ятіпотрібно, щоб вони були повністю прозорі для програмних засобів.

Шина розширення вводу-виводу.

Специфікація забезпечує побудову МП-систем на основі платформ
PC/AT, що відповідають промисловим стандартам. У проектах можуть бутивикористані стандартні шини ISA, EISA, MCA, VL, PCI.

BIOS виконує функції шару, ізолюючого особливості апаратнихкоштів від ОС і програмних додатків. Стандартний однопроцесорний BIOSвиконує такі функції: перевіряє системні компоненти; будує таблиціконфігурації, що використовуються ОС; ініціалізує процесор і всю іншусистему.

У багатопроцесорних системах BIOS додатково виконує наступніфункції: передає інформацію про конфігурацію в ОС, яка ідентифікуєвсі процесори і інші компоненти МП-систем; переводить всі процесори іінші компоненти багатопроцесорної системи в заданий стан.

Одна з головних цілей цієї специфікації полягає в тому, щобзабезпечити можливість побудови мікроядерної ОС для багатопроцесорнихсистем. Це досягається завдяки гнучкому балансу між можливостямиапаратури я BIOS. За допомогою BIOS потенційно велике розмаїттяапаратурних конфігурацій зменшується всього до кількох варіантів,які легко можуть бути оброблені на початковій фазі завантажувальної роботи
ОС.

Специфікація апаратних засобів

Для того, щоб ОС могла працювати на багатопроцесорних платформах,апаратні засоби повинні мати певний набір властивостей. Їхспецифікація визначає спосіб реалізації компонентів, перерахованих япопередньому розділі.

Відповідність специфікації на увазі кілька аспектів, якіперераховані нижче.

Конфігурація системної пам'яті.

Специфікація МП-пам'яті грунтується на стандартній карті пам'яті PC/ATрозміром до 4Gb.

Кешована і доступність фізичної пам'яті для процесорів.

кешується вся пам'ять за винятком області, відведеній для описурегістрів локального блоку APIC. Всі процесори мають доступ до головноїпам'яті і ділянок пам'яті, відведеною під ROM BIOS.

Вимоги до реалізації зовнішніх кешей.

Часто для поліпшення робочих характеристик в МП-системах доводитьсявикористовувати зовнішні кеші. Наявність і деталі реалізації зовнішніх кешей вспецифікації MPS не розглядаються. Однак, якщо передбачається їхвикористовувати, вони повинні відповідати певним вимогам:

- Зовнішні кеші повинні підтримувати узгодженість між собою, зголовною пам'яттю, внутрішніми кешами та іншими важливими пристроями.

- Процесори повинні обмінюватися між собою надійним чином, щоозначає неможливість взаємовпливу в тих випадках, коли відразу кількапроцесорів отримують доступ до однієї області пам'яті. Зовнішні кеші повинна!гарантувати, що всі блоковані операції видимі іншим процесорам.

Управління пам'яттю (блокування).

Для захисту цілісності деяких критичних операцій з пам'яттю Intel -сумісні процесори використовують спеціальний сигнал. Розробникисистемних програмних засобів повинні використовувати цей сигнал дляуправління доступом процесорів до пам'яті. .

Для гарантії АТ-сумісності блокування некоректних операцій зпам'яттю в АТ-сумісних шинах в узгодженій системі повиннареалізовуватися строго у відповідності зі специфікаціями на шини.

Впорядкування записів у пам'яті.

Застосовується при управлінні пристроями вводу-виводу, щоб операції зпам'яттю і введенням-виводом виконувалися строго в запрограмованому порядку.
Суворе впорядкування операцій вводу-виводу підтримується процесорами.

Для оптимізації функціонування пам'яті процесори і мікропроцесорнінабори часто реалізують буфери запису й кеші зворотного запису. Intel -сумісні процесори гарантують упорядкований доступ процесорів до всіхвнутрішнім кешам і буфер запису.

Управління переривань.

У МП-сумісної системи переривання керуються контролерами APIC.
Контролери APIC є елементом розподіленої архітектури, в якійфункції управління переривання розподілені між двома функціональнимиблоками. Ці блоки обмінюються інформацією через шину (ICC). Пристрійвводу-виводу визначає появу переривання, адресує його локальному блокуі посилає по шині ICC.

У МП-сумісної системі використовується по одному локальному блоку напроцесор. Число блоків введення-виведення має бути не менше одного.

Щоб забезпечити розширення функцій та внесення змін у майбутньому,архітектура APIC визначає тільки програмний інтерфейс блоків APIC.
Різні версії протоколів APIC можуть бути реалізовані з різними протоколамишини та специфікаціями електричних сигналів.

Режими переривання.

У специфікації визначені три режими переривання:

1. Режим PIC ефективно обходить всі компоненти APIC і змушуєсистему функціонувати в однопроцесорному режимі.

2. Режим віртуальної лінії - використовує APIC як віртуальну лінію, віншому збігається з режимом PIC.

3. Режим симетричного вводу-виводу - дозволяє працювати з багатьмапроцесорами.

Перші два режими забезпечують сумісність з PC/AT. У МП-сумісноїсистемі повинен бути реалізований хоча б одна з цих режимів. ОСбагатопроцесорної системи завантажується в одному з РС/АТ-сумісних режимів.
Потім ОС перемикається в багатопроцесорний режим. У цьому режимі потрібнофункціонування хоча б одного блоку вводу-виводу APIC. Переривання вводу -виведення генеруються контролером блоку вводу-виводу. Всі лінії перериванняабо замасковані, або працюють разом з блоком вводу-виводу в змішаномурежимі. Блок вводу-виводу має вхід переривань загального призначення, якийможна програмувати індивідуально для різних режимів роботи.
Розподіл ліній переривання вводу-виводу робиться конкретно для кожноїсистеми.

Розподіл системи переривань на локальному блоці APIC.

Даний блок має два входи переривань загального призначення,зарезервованих для системних переривань. Ці входи можна програмуватиіндивідуально для різних режимів роботи.

Для забезпечення сумісності з PC/AT завантажувальний процесор повиненпідтримувати DOS-сумісний виконання операцій з плаваючою комою прироботі в кожному з РС/АТ-сумісних режимів.

Відображення пам'яті APIC.

У узгодженої МП-системі всі контролери APIC повинні бутиреалізовані як описані в памяті пристрої введення-виведення. Базові адреси
APIC перебувають у верхній частині адресного простору пам'яті. Всі локальніблоки відображаються в одних і тих самих адресах, які не підлягаютьколективного використання, а використовуються кожним процесороміндивідуально.

Навпаки, контролери введення-виведення відображаються так, щоб забезпечитиїх спільне використання всіма процесорами, тобто повну симетричністьдоступу.

Розробники системи повинні визначити ідентифікацію локальних блоківі гарантувати унікальність їх ідентифікаторів. Використовуються два шляхизавдання ідентифікаторів: за допомогою апаратних засобів та за допомогою BIOS зпідтримкою апаратних засобів.

Таймери інтервалів.

Локальні блоки містять 32-бітний програмований таймер з двоманезалежними входами. Таймери блоку вводу-виводу мають один вхід.

Підтримка перезавантаження.

Для приведення всіх систем комп'ютера в початковий стан потрібноможливість перезавантаження системи. У системі може виконуватися «жорстка»перезавантаження, яка встановлює всі компоненти системи в початковийстан. «Жорстка» перезавантаження проводиться при включенні живлення абопри натисканні кнопки RESET на передній панелі.

«М'яка» завантаження тільки частково ініціалізує процесор. Привикористанні такої перезавантаження не відбувається втрати оброблюваноїінформації, тобто система очікує завершення виконання циклу, а також нескидає зміст кешей і регістрів з плаваючою комою. Такий типперезавантаження може виконуватися на процесорах типу Pentium, але не Intel
486.

М'які завантаження одного з процесорів - одна з основних функцій у МП -системі, поряд із включенням і виключенням. З її допомогою BSP-контролерможе вибірково ініціалізувати АР-контролер для подальшого включення дороботу або відновлення АР-контролера після непоправної системноїпомилки. Такого роду перезавантаження повинна ініціюватися програмнимизасобами.

Початковий стан системи - це стан до передачі управління від
BIOS операційній системі.

Таблиці конфігурації МП-систем

ОС повинна мати доступ до інформації про конфігурацію МП-системи. Успецифікації передбачено два методи передачі цієї інформації в ОС:мінімальний, що дозволяє задати конфігурацію за допомогою вибору одного і вдекількох що маються на увазі наборів значень параметрів апаратури, імаксимальний, що забезпечує високу гнучкість при проектуванні апаратнихкоштів завдяки можливості довільних установок.

На рис, 3. показана загальна схема структур даних, що визначаютьконфігурацію МП-системи. Використовуються дві структури даних:

Структура покажчика переходів.

Ця структура містить покажчик фізичних адрес в таблиціконфігурації та інші характеристики МП-системи.

Таблиця конфігурації МП-системи.

Ця таблиця не є обов'язковою. Вона містить точну інформацію проконтролерах APIC, процесорах, шинах і переривання. Вона міститьзаголовок, за яким слідує безліч записів різних типів. Формат ідовжина кожного запису визначаються її типом. Якщо таблиця конфігураціїприсутня, вона зберігається або в системній частини оперативної пам'яті, або в
ROM BIOS.

Перший байт кожного запису ідентифікує тип запису. Кожен тип записумає фіксовану довжину. Описи типів записів: процесор, шина, блоквводу-виводу. Розподіл переривань вводу-виводу, розподіллокальних переривань.

Специфікація за замовчуванням кілька конфігурацій МП-систем.
Мета цих установок в тому, щоб спростити проектування BIOS. Якщосистема відповідає одній з конфігурацій, заданих за замовчуванням, BIOS неповинен забезпечувати таблицю конфігурації МП-системи. ОС буде містититаку таблицю усередині себе.

Типи конфігурацій системи, задані за замовчуванням, визначаються байтом
1 інформації про властивості МП-системи, яка є частиною Структурипокажчика переходів. Щоб система підтримувала конфігурацію, задану зазамовчуванням, система повинна підтримувати два процесори і відповідати ще рядувимог. Всього є 7 типів системи, що задаються за умовчанням. У нихзадаються наступні поля: число процесорів, тип використовуваних в системі шин;тип контролерів APIC; варіанти; закладена схема МП-системи.

Опції BIOS в МП-системі.

Залежно від багатопроцесорних компонентів в МП-системі BIOS можемати такі додаткові функції:

1. Переклад АР в «сплячий» режим, так щоб вони не намагалися виконувати тіж коди BIOS, що і BSP. Це необхідно, оскільки коди BIOS зазвичай непризначені для мультіобработкі.

2. Ініціалізація контролерів APIC та інших МП-компонент.

3. Створення таблиці конфігурації МП-системи.

Уніфіковані ОС нового покоління для SMP-систем

Зростаючі вимоги до продуктивності засобів обробки данихобумовлюють все більше поширення симетричних мультипроцесорнихкомп'ютерів (SMP), у тому числі і на основі процесорів Pentium. Метастворення SMP-платформ - забезпечення можливості нарощуванняпродуктивності шляхом додавання процесорів без зміни додатків.

Процесор Pentium містить спеціальні апаратні засоби,підтримують SMP-системи. Феномен стандартних SMP-платформ полягає в тому,що вони широко використовуються в якості серверів систем різного масштабу:для робочих груп, відділів і навіть підприємств. Для ділових додатків наоснові ОС нового покоління типу Windows NT (Microsoft), NetWare (Novell),
UnixWare (Novell), Open Server/MPS (SCO) та інших доступний великий вибірвисокопродуктивних SMP-платформ на основі Intel-архітектуритрадиційних виробників.

Сьогодні з'явилося нове покоління СМР-серверів додатків. Томуактуальним є створення ОС зі стандартним інтерфейсом, які можутьзабезпечити необхідні робочі характеристики та надійність. Основніхарактеристики подібних ОС такі: багатозадачність, Багатопотоковаархітектура (Multithreading), багатопроцесорних та стандартизація.

Багатозадачність.

Типова ОС забезпечує багатозадачність, переходячи між двома (абодекількома) активними програмами, виконуючи кожну з них протягомкороткого періоду часу. Якщо перехід здійснюється швидко і доситьефективно, для кінцевого користувача багатозадачність може означатиздатність друкувати електронні таблиці і в той же час працювати зтекстовим процесором, а для мережного сервера - одночасно підтримуватибезліч з'єднань і сервісів.

У деяких простих ОС (наприклад, Windows) контекстне перемиканнязавдань покладається на самі програми, що реалізують багатозадачність безпереривань. Такі ОС не можуть гарантувати, що будь-яка програма немонополізує час процесора і не призведе до виникнення конфліктів зіншими завданнями, які будуть чекати невизначено довго.

У сучасних ОС використовується багатозадачність з перериванням виконаннязадачі користувача. Прикладами таких ОС є Windows NT, SCO Open
Server/MPX, UnixWare 2.0.

Багатопотокова архітектура.

Якщо ОС може виконувати більше однієї послідовності інструкцій уодну задачу, кажуть, що вона підтримує багатопотокових (з багатьманитками управління) архітектуру, ефективно реалізовує програмним способомпаралельну обробку і максимізує використання одиничногопроцесора.

Зазвичай кожному завданні приписується певна область адресногопростору, в якій починається її виконання. Кожному потоку виділяютьсядля виконання ресурси, як для процесу, але потоки в рамках однієї задачі
(або процесу) не розділені в адресному просторі. Кожен потік можевикористовувати дані та файли інших потоків, що полегшує ОС легке ішвидке перемикання потоків (малих процесів).

Прикладами ОС, які підтримують багатопотокових архітектуру,є Windows NT і UnixWare 2.0. До недавнього часу більшістьтрадиційних UNIX-систем не підтримували таку архітектуру; зараз ця технологія починає проникати в деякі фірмові ОС наоснові UNIX (наприклад, SunSoft Solaris 2.4, HP-UX v.10).

Потоки можуть запускатися і завершаться дуже швидко, оскільки немаєнеобхідності заново створювати нове завдання і пов'язану з нею структуру ОС.
Наприклад, в серверах для обслуговування з'єднання з клієнтом створюється новийпотік. Якщо не використовується Багатопотокова архітектура, доводитьсястворювати абсолютно новий процес і налаштовуватися на нове адреснийпростір, що веде до великих накладних витрат і знижуєпродуктивність.

Важливу роль у забезпеченні багатопотоковості відіграють драйвери пристроїв.
Якщо драйвери є багатопотокових, вони можуть використовуватися будь-якоюпроцесором МП-системи. Це суттєво підвищує продуктивність,особливо контролерів дисків.

Симетричні багатопроцесорні SMP-системи

Симетричні багатопроцесорні SMP-системи можуть виконувати будь-якузавдання або потік на будь-якому вільному процесорі. SMP-системи не тільки більшгнучкі та ефективні, але й більш стійкі до відмов окремих процесорів. Уассімметрічних системах при відмові процесора, виділеного під ОС, системанегайно повністю припиняє роботу. У SMP-системах в таких ситуаціях ОСпочинає використовувати інші процесори. SMP-системи забезпечують такожгарне співвідношення ціна/продуктивність, оскільки додавання процесоране вимагає придбання нової комп'ютерної системи. У числопоширених уніфікованих ОС для SMP-си-стем входять Windows NT
Server, SCO Open Server/MPX, UnixWare 2.0.

Сільносвязанная багатопроцесорна обробка.

У сучасних ОС зі стандартним інтерфейсом для SMP-платформ пам'ятьвикористовується процесорами колективно. Доступ до загального полю пам'ятіздійснюється через високошвидкісну системну шину. Всі процесори маютьоднаковий доступ до всієї пам'яті системи. У пам'яті є лише одинкопія ядра ОС; причому всі процесори мають до неї рівний доступ. Коженпроцесор знає, де розташовані в пам'яті прикладні процеси і можевиконувати його протягом встановленого кванта часу без витрат наперемикання програм з процесора на процесор.

Стандартизація багатопроцесорної обробки.

Раніше SMP-системи багатьох виробників були унікальні, і ОСдоводилося щоразу допрацьовувати. Постачальники ОС повинні були підтримуватидля кожного типу платформи специфічні версії ОС, висока вартістьпідтримки яких робила невигідним для багатьох постачальників програмнихкоштів широке розповсюдження своїх ділових додатків. Не було широкоговибору багатопроцесорних систем, ОС і, що найважливіше, додатків длякористувачів у сфері бізнесу.

Для вирішення цієї проблеми Лабораторією IAL (Intel Architecture Labs)спільно з провідними виробниками SMP-платформ, ОС (OSV) і BIOS булазапропонована специфікація Multiprocessor Specification V. 1.1. (MPSpec V.
1.1), що визначає стандарт на взаємодію ОС з SMP-обладнанням.
Стандартний інтерфейс між апаратурою і ОС допомагає швидко розробитипідтримку однієї ОС широкого кола платформ на базі ЦП Intel-архітектури.

Виробникам ОС, які використовують цю специфікацію, необхіднорозробити стандартний драйвер, що дозволяє їм підтримувати однубагатопроцесорну ОС для різних SMP-платформ багатьох постачальників.
Кілька нових ОС вже відповідають специфікації МР Spec, серед них
Windows NT 3.5, UnixWare 2.0 і SCO Open Server/MPX.

З появою можливості вибору з більшого числа SMP-платформ і ОСвідділи та відділення у великих корпораціях будуть мати можливість більшгнучко вибирати програми, платформи та ОС, які краще відповідають їхвимогам. При цьому немає необхідності робити нові капіталовкладення взв'язку із заміною програмних засобів і перенавчанням персоналу. Крім того,багатопроцесорні системи, побудовані з доступних компонентів іпідтримані промисловими стандартами на програмні засоби (тобтосистеми, сумісні з МР Spec) забезпечать краще співвідношенняціна/продуктивність у порівнянні з більш дорогими закритими системами.

Уніфіковані ОС нового покоління.

Уніфіковані ОС нового покоління, звані часто SMP-OS,ефективно підтримують апаратні платформи SMP-систем другого покоління.
Останні характеризуються розподіленими переривань, поліпшеноїорганізацією кеш-пам'яті, системних шин (типу Xpress фірми Intel). Ці SMP -системи використовують новий уніфікований набір БІС-кон-троллеров перериваньтипу ASIC (Advanced Programmable Interrupt Controller) на процесорах
Pentium 735/90 або Pentium 815/100. МР Spec V.1.1 встановлює фактичнийпромисловий стандарт на механізм підтримки розподілених переривань в SMP -системах на базі найбільш досконалих процесорів Intel-архітектури. Цісистеми дозволяють використовувати всі вже існуючі програми для АТ -сумісних комп'ютерів, підтримуючи одночасно створення мікроядерної ОСнового покоління для багатопроцесорних платформ.

Висновки

В цілому, використання процесорів, орієнтованих на однопроцесорнихконфігурацію в багатопроцесорних системах виправдане лише в областях,вимагають недорогих рішень при помірних вимогах до продуктивності.
Проте останнім часом фірма Intel розробляє свої процесориспочатку з можливістю побудови багатопроцесорної конфігурації, але зобмеженим числом процесорів (від 2 до 8 штук в одній SMP-системі).
Можна зазначити, що останні процесори (Pentium II, III) являють собоюдостатню продуктивність для виконання завдань серверів баз даних,інтернет-серверів. Так само, розвиток графічної підсистеми сучасних
Intel-орієнтованих комп'ютерів дозволяє розглядати такібагатопроцесорних SMP-системи як реальну альтернативу дорогимграфічним станцій типу SGI Onyx, O2.
Отже, реалізація даної специфікації на сьогоднішньому етапі вже дозволилазнизити загальну вартість SMP-систем до 2-4 тисяч доларів в порівнянні з 6 -
20 тисячами в 1994-97 роках.

Список літератури

1. Журнали "Відкриті Системи", 1996-1997, № 3,4 за 1998.

2. Переклад: Дійкстра Е. Взаємодія послідовних процесів.

[Dijkstra E. W., Co-operating Sequential Processes, Programming

Languages: NATO advanced study institute, Genuys F., ed .. Academic

Press, London, 1968.]

3. 8-Bit Parallel Central Processor Unit, MCS-8 User's Manual,

Intel Corp., Santa Clara, CA. March 1973.

4. Ashenhurst R. L., Vonderohe R. H., A Hierarchical Network,

Datamation (February 1975).

5. Brillouin L., Science and Information Theory, Academic Press,

New York, NY, 1962.

6. Carr W.N., Mize J. P., MOS/LSI Design and Application, Texas

Instruments Electronic Series, McGraw-Hill, New York, NY, 1972.

7. Chu Y., ed., High-Level Language Computer Architecture, Academic

Press, New York, NY, 1975.

8. Dahl O.J., Dijkstra E. W., Hoare CAR, Structured Programming,

Academic Press, London, 1972.

9. Frost D., Designing for Generality, Datamation (December 1974).

10. Gilbert P., Chandler WJ, Interface Between Communicating

Parallel Processes, Communications of the ACM, 15, 6 (June 1972).

11. Gries D., Compiler Construction for Digital Computers, Wiley,

New York, NY, 1971.