|
| Суббота, 21.06.2025, 07:40 |
| Приветствую Вас Гость | RSS |
|
|
Комп системи
| |
| Ellcrys | Дата: Вторник, 21.06.2011, 14:07 | Сообщение # 1 |
|
Любопытный соф
Группа: Администраторы
Сообщений: 56
Статус: Offline
| 7. Комп'ютерні системи
7. Комп'ютерні системи 1
1. Файлова система FAT. Таблиця FAT. Підвиди FAT12, FAT16, FAT32 їх характеристики, та обмеження розмірів розділу та файлів. Розмір кластера для кожного підвиду. 2
2. Файлова система NTFS. Поняття Master File Table (MFT). Обмеження на максимальний розмір розділу та файла. Принципи розміщення файлів на розділі з файловою системою NTFS. 3
3. Дискові масиви RAID. Типи масивів RAID0, RAID1, RAID2, RAID3, RAID4 та RAID5. Опис кожного з цих типів та їх характеристики. Переваги та недоліки кожного з них. Комбіновані масиви. 4
4. Поняття низькорівневого та логічного форматування. Поняття сектору та кластера. Розмір сектора. Проблема фрагментації файлів. 5
5. Процес завантаження операційної системи. Поняття BOOT-сектора. Master Boot Record (MBR). Структура MBR. Поняття розширеного розділу. Активний розділ. 6
6. Операційна система MS-DOS. Історія версій. Основні файли даної ОС. Використання оперативної памяті в даній ОС. 7
7. Мережеві та розподілені ОС. Поняття клієнтської та серверної частин. Мережеві служби та сервіси. 8
8. Архітектура операційної системи. Поняття ядра. Ядро в привілейованому режимі. Багатошарова структура ОС. 9
9. Загальна структура ОС на базі Windows NT. Типи процесів в даній ОС. Понятя бібліотек динамічного підключення. DLL - підсистема. Підсистеми оточення. 10
10. Основні компоненти вводу-виводу в ОС Windows NT. Поняття Hardware Abstraction Layer (HAL). Поняття драйвера. 11
11. Поняття реєстру ОС Windows NT. Основні розділи реєстру. Призначення реєстру Windows. Системні файли, де розміщується реєстр. 12
12. Загальна структура програи для ОС Windows NT. Поняття повідомлення. Поняття об’єктів ядра та об’єктів інтерфейсу. 13
13. Паралельні та векторно-конвеєрні комп’ютери. Особливості реалізації. Поняття векторних команд. 14
14. Системи із спільною пам’яттю. Переваги та недоліки. 15
1. Файлова система FAT. Таблиця FAT. Підвиди FAT12, FAT16, FAT32 їх характеристики, та обмеження розмірів розділу та файлів. Розмір кластера для кожного підвиду.
Однією з основних задач ОС є можливість забезпечення зручних засобів користування для роботи з даними, які зберігаються на диску. Для цього ОС замінює фізичну організацію даних, що записані на диску, деяку логічною структурою, що є зрозумілою для користувача. Ця структура являє собою дерево каталогів, у кожному з яких міститься певний набір файлів.
Файл – іменована область фрагменту зовнішньої пам’яті, в якій можна записувати чи зчитувати дані.
Файлова система – це частина ОС, що включає: сукупність всіх файлів на диску;набір структур даних, які використовуються для управління файлами; комплекс програмних засобів, що реалізують різні операції над файлами(створення, редагування, копіювання та ін.).
Файлова система грає роль проміжного шару, який екранує складну фізичну організацію даних на диску у більш просту та логічну дерево видну структуру.
ОС підтримує декілька функціонально-різних типів файлів, у число яких входять: звичайні файли;файли-каталоги;іменовані файли;відображені у пам’яті файли.
Більшість файлових систем мають ієрархічну структуру, що забезпечує зручну роботу з файлом. Граф, який описує ієрархію каталогів може бути деревом або мережею.У дерево видній структурі файл можу входити тільки в один каталог.Каталог верхнього рівня – кореневий.
Імена файлів Всі типи файлів мають символьні імена. В ієрархічно організованих файлових системах використовуються три типи імен: прості, складні, відносні. Просте ім’я ідентифікує файли в межах одного каталогу. В ОС MS-DOS імена файлів повинні відповідати формулі 8:3, де 8 – символів виділяється під ім’я і 3 – під розширення.
Фізична організація FAT(file associated table)
Це таблиця файлових асоціацій. Є однією з найпростіших файлових систем. Розділ, що відформатований в даній файловій системі, має наступну структуру:
1.512 байт – сектор завантаження, що містить програму початкового завантаження ОС;
2.основна таблиця FAT;
3.резервна копія FAT;
4.кореневий каталог;
5.Data.
Кореневий каталог, що займає фіксовану область – 32 сектори(16 Кб), що дозволяє зберігати інформацію про 512 файлів або каталогів по 32 байти кожен.
Data (область даних) призначена для розміщення всіх файлів та всіх підкаталогів, крім кореневого каталогу.
1.Файлова система FAT підтримує всього два типи файлів – файл та каталог. Сама таблиця FAT (основна і резервна) має таку ж розмірність як і кількість кластерів в області даних. Кожна і-та комірка таблиці відповідає і-му кластеру в області даних.
Номер початкового кластеру файлу зберігається у записі каталогу, якому належить даний файл.
Розмір таблиці FAT та розрядність її комірок визначаються кількістю кластерів в області даних.
Для зменшення втрат через фрагментацію даних бажано, щоб кластери були невеликої розмірності, а для підвищення швидкості бажано навпаки збільшити даний розділ.
При форматуванні диску під файлову систему визначається компромісне рішення між 512 байт та 64 КБ. Зрозуміло, що розрядність комірки таблиці повинна бути такою, щоб забезпечити максимальний розмір кластера для диску певного розміру.
Існує декілька видів FAT, кожен з яких розрізняється розмірністю комірки: FAT12, FAT16, FAT32.
FAT12 використовує 12-тибітну розрядність комірки і може адресувати до 16 тисяч кластерів.
FAT16 – до 65 тисяч кластерів.
FAT32 – до ...
FAT12 застосовується у гнучких дисках при розмірі кластера до 4 МБ.
FAT16 використовує кластер до 64 КБ і максимальний розмір розділу до 4 ГБ.
FAT32 – для дисків великого розміру, може працювати з кластерами розміром 4 КБ, якщо розмір розділу менший чи рівний 8 ГБ.
Тому чим більший розмір розділу, тим більший розмір кластеру.
Запис каталогу – це набір 32-бітних записів, кожен з яких описує конкретний файл, що міститься в даному каталозі.
Резервна копія FAT завжди синхронізується з основною копією і її не можна використати для відміни дії. Інформація з неї зчитується тільки у випадку пошкодження основної FAT.
Використаний метод збереження даних не є надійним. Так як при обриві списку вказівників на кластери втрачається інформація про всі наступні елементи файлу.
2. Файлова система NTFS. Поняття Master File Table (MFT). Обмеження на максимальний розмір розділу та файла. Принципи розміщення файлів на розділі з файловою системою NTFS.
Файлова система NTFS застосовується в операційній системі Windows NT. Незважаючи на те, що Windows NT може використовувати розділи з FAT, файлова система NTFS забезпечує великі переваги в порівнянні з FAT: великі розміри файлів і розділів, додаткові атрибути файлів і розширені засоби безпеки. При розробці операційної системи Windows NT не існувало проблем забезпечення зворотної сумісності, тому файлова система має особливі властивості і підтримується тільки Windows NT.
Всі операційні системи Windows (крім Windows NT) засновані на DOS, тому усередині системи існує частина коду DOS. У Windows NT DOS-програми працюють у режимі емуляції DOS. При завантаженні іншої операційної системи розділ з NTFS недоступний.
У файловій системі ім'я файлу може містити до 255 символів, включаючи пробіли, крапки й інші символи, за винятком * ? \ /; < > |. Оскільки NTFS — 64-розрядна файлова система, розмір файлу і розділу може бути просто величезним — 2 в 64 степені байт, чи 17 179869 184 Тбайт!
Архітектура NTFS. Незважаючи на існуючі розходження в структурі розділу файлових систем FAT і NTFS, у них є подібні елементи, наприклад завантажувальна область. Розділ NTFS складається з головної таблиці файлів (master file table — MFT). MFT це не те ж саме, що FAT. Замість використання таблиці з посиланнями на кластери, MFT містить більшу кількість інформації про файли і каталоги в розділі. У деяких випадках MFT може навіть містити файли і каталоги.
Перший запис у MFT називається дескриптор (descriptor) і містить інформацію про розташування самої MFT. Завантажувальний сектор у розділі NTFS містить посилання на розташування запису дескриптора. Другий запис у MFT це дзеркальна копія дескриптора. Таке надлишкове збереження даних забезпечує велику стійкість до помилок.
Третій запис — це запис файлу журналу. Всі операції (транзакції) у файловій системі NTFS записуються в спеціальний файл журналу, що дозволяє відновити дані після збою. Інша частина MFT складається з записів для файлів і каталогів, що зберігаються в розділі. У файлі файлової системи NTFS зберігаються атрибути, визначені користувачем і системою. Атрибути в розділі NTFS — це не прості прапори з розділу FAT. Вся інформація про файл, тобто атрибути, у файловій системі NTFS зберігається разом з файлом і є частиною самого файлу. Каталоги в NTFS складаються, в основному, з індексів файлів у цьому каталозі і не містять такої інформації про файл, як розмір, дата, час і ін.
Таким чином, MFT — це не просто список кластерів; реально, це — основна структура збереження даних у розділі. Якщо файл чи каталог відносно невеликий (близько 1 500 байт), його запис може зберігатися в MFT. Для великих масивів даних у MFT міститься покажчик на файл чи каталог, а самі дані розташовуються в інших кластерах у розділі. Ці кластери називаються экстентами (extents). Усі записи в MFT, включаючи дескриптори і файл журналу, можуть використовувати экстенти для збереження додаткових атрибутів. Атрибути файлу, що є частиною запису MFT, називаються резидентними (resident) атрибутами, а атрибути, розташовані в экстентах, називаються нерезидентними (nonresident).
Сумісність NTFS. Одержати доступ до розділу NTFS з DOS і інших операційних систем не можна. Windows NT призначена для використання в якості мережевної операційної системи, тому доступ до файлів у розділі NTFS можна одержати за допомогою мережі. Для цього в NTFS підтримуються імена файлів, що задовольняють стандарту вісім-крапка-три.
Основна перевага файлової системи NTFS — це забезпечення безпеки файлів і каталогів. Атрибути безпеки в NTFS називаються дозволами (permissions) і встановлюються системним адміністратором за допомогою надання доступу до даних на рівні прав користувачів і груп користувачів.
Алгоритм створення коротких імен файлів у Windows NT такий же, як і у файловій системі VFAT
Створення раздела NTFS.Створити розділ NTFS можна тільки на жорсткому диску. Його не можна створити на дискеті, а на змінному пристрої, такому як lomega Zip чи Jaz, можна. Існує три способи створення розділу NTFS:
При установці операційної системи Windows NT чи після установки за допомогою дискових утиліт;
ідформатувати існуючий розділ у NTFS (з видаленням всіх даних) за допомогою команди Format системи Windows NT (параметр /fs : ntfs);
еретворити існуючий розділ FAT у NTFS (зі збереженням всіх даних) при установці Windows NT чи після установки за допомогою програми Convert.
Інструменти для NTFS.У зв'язку з тим, що файлові системи NTFS і FAT розрізняються по своїй структурі, у NTFS не можна використовувати дискові утиліти для FAT. Сама файлова система NTFS містить засоби відновлення даних. Крім того, деякі дискові утиліти поставляються з операційною системою Windows NT. У файловій системі NTFS необхідно використовувати програми дефрагментації диска, що випускаються незалежними розробниками, наприклад, такі як програма Diskeeper фірми Executive Software International, Inc.
3. Дискові масиви RAID. Типи масивів RAID0, RAID1, RAID2, RAID3, RAID4 та RAID5. Опис кожного з цих типів та їх характеристики. Переваги та недоліки кожного з них. Комбіновані масиви.
Дискові масиви Raid призначені для підвищення відмовостійкості дискової пам’яті шляхом введення надлишкової інформації.
Ідея даної технології полягає в тому, що для зберігання даних використовується декілька дисків, навіть в тому випадку, коли б для зберігання даних було б достатньо одного.
Raid масив може бути створений на базі декількох звичайних жорстких дисків, що управляються контролерами. Сам масив для користувача та прикладних програм представляється як єдиний логічний пристрій, який може володіти різними якостями в залежності від стратегії, яка закладена в алгоритмах розміщення інформації на дисках в даному масиві.
Розрізняють декілька варіантів Raid масивів, які називають рівнями:
Raid0;
Raid1;
Raid2;
Raid3;
Raid4;
Raid5.
В логічному пристрої Raid0 контролер при виконанні операції запису розподіляє дані на блоки і передає їх на диски:
1-й блок записується на 1-й диск;
2-й блок записується на 2-й диск і т.д.
При використанні даного масиву потрібно, щоб всі жорсткі диски були однакового розміру. Якщо розмір 1-го пристрою n байт і в масиві є k пристроїв, то загальний розмір рівний k*n. При зчитуванні інформації контролер об’єднує дані з усіх жорстких дисків і передає їх джерелу запиту. Даний вид масиву призначений для виконання роботи при записі/зчитуванні шляхом розпаралелення цих процесів. Даний вид не володіє відмовостійкістю. При відмові хоча б 1-го носія можна вважати, що втрачена вся інформація з усього Raid масиву.
Raid1 реалізує підхід з дзеркальним відображенням. Логічний пристрій у даному випадку формується на основі однієї або декількох пар жорстких дисків. В даній парі один диск є основним, а другий – дзеркальний, який повністю дублює основний жорсткий диск. При виході з ладу хоча б одного диску вся інформація зберігається на другому носії. Також контролер підтримує розпаралелення запису/зчитування, що прискорює роботу системи. Даний варіант має дуже велику надлишковість інформації. Якщо розмір одного диску n байт, то загальний розмір масиву теж n байт.
Також в сучасних контролерах існує підтримка дублювання контролерів, що забезпечує надійність навіть при виході з ладу одного контролера.
Raid2 розподіляє дані побітно. Перший біт записується на перший жорсткий диск, другий – на другий жорсткий диск і т.д. Відмовостійкість реалізується шляхом використання для кодування даних коректуючого коду Хемінга. Коди корекції помилок записуються на декількох додаткових дисках. В масиві, де число основних дисків від 16 до 32, потрібно 3 додаткові пристрої. Цей метод використовують у super ПК та у main-frein. У ПК нижчого рівня вони використовуються із-за високої вартості.
У Raid3 використовується розділення даних на масив дисків з виділенням 1-го диску на весь набір для контролю парності. Якщо існує масив з n дисків, то запис даних на n-1 диск буде проводитися з побайтним розщепленням даних, а останній диск буде використовуватись для запису контрольної інформації про парність. Ця інформація формується на основі контрольної суми за методом xor. Даний варіант підтримує високу відмовостійкість, а також пришвидшує операції запису/зчитування. При відмові хоча б одного носія інформації його необхідно замінити та регенерувати весь масив.
Організація Raid4 аналогічна Raid3, за виключенням того, що дані розподіляються не побайтно, а блоками. Для збереження контрольної теж використовується 1 диск. Ця реалізація зручна для операцій з малими файлами та великою частиною операцій запису/зчитування.
На рівні Raid5 використовується метод аналогічний Raid4, але контрольна сума розподіляється по всіх дисках масиву.
Існують комбінації цих методів.
Raid10 – це дзеркальне відображення Raid0.
4. Поняття низькорівневого та логічного форматування. Поняття сектору та кластера. Розмір сектора. Проблема фрагментації файлів.
Файл, що має образ цілого та неподільного фрагменту даних насправді досить часто розкиданий частинами по всьому носію інформації.
Принципи розміщення файлу, каталогу та системної інформації на реальному пристрої описуються фізичною організацією файлової системи.
Сектор – це найменша одиниця розбиття носіїв інформації. Розмір сектора є постійним і рівний 512 байт. Це найменша одиниця виміру, яка може бути адресованою.
ОС при роботі з дисками використовує власну одиницю дискового простору, що називається кластером. Кластер – це сукупність декількох секторів, що розміщені послідовно. Різні файлові системи використовують різні розміри кластеру.
Доріжка та сектори утворюються процедурою фізичного або низькорівневого форматування. Цей вид форматування не залежить від типу ОС і, зазвичай, проводиться на виробництві.
Розбиття диску під конкретний тип файлової системи виконують процедури високорівневого або логічного форматування. При такому форматуванні визначається розмір кластеру, а також записується інформація, яка необхідна для роботи з файловою системою. Крім цього на диск записується завантажувач ОС. Це невелика програма, яка починає процес ініціювання ОС після ввімкнення ПК.
Перед тим як форматувати диск під конкретну файлову систему його можна розбити на розділи.
Розділ – це неперервна частина фізичного диску, яку ОС представляє користувачу як певний логічний пристрій. Логічний пристрій функціонує так, ніби це є окремий фізичний диск. На кожному логічному пристрої може створюватись тільки одна файлова система.
ОС може підтримувати різні статуси розділів, відмічаючи ті, які будуть використані для завантаження ОС, а решта відмічаючи як просто для зберігання даних. Розділ, з якого завантажується ОС, називається системним або активним.
5. Процес завантаження операційної системи. Поняття BOOT-сектора. Master Boot Record (MBR). Структура MBR. Поняття розширеного розділу. Активний розділ.
Після ввімкнення ПК процесор починає виконувати команду, починаючи з адреси FFFFh0000 – команда переходу на програму початкової ініціалізації BIOS. Тому процесор виконує початкове тестування POST і намагається завантажити програму з Boot Sector, а порядок пошуку пристроїв для завантаження задається користувачем.
Boot Sector – це перший сектор на нульовій доріжці нульової сторони носія інформації. Для жорстких дисків цей сектор містить ще інформацію про розбиття диску на логічні розділи.
Master Boot Record(MBR):
Зміщення – розмір
0000h – 446 байт(код завантаження)
1BEh – 64 байт(таблиця розділів)
З допомогою даної таблиці можна описати 4 розділи(16 байт у MBR)
1CEh – 16 байт – 2-й розділ
1DEh – 16 байт – 3-й розділ
1EЕh – 16 байт – 4-й розділ
1FЕh – 2 байти – сигнатура 55h, ААh
Сигнатура має бути рівна вказаним значенням. Якщо останні 2 байти не рівні цим значенням, то він вважається невірним.
Зміщення – розмір
00h – 1 байт(ознака активності)
01h – 1 байт(адреса початкового розділу – головка, сектор, доріжка)
02h – 1 байт(адреса початкового розділу – головка, сектор, доріжка)
03h – 1 байт(адреса початкового розділу – головка, сектор, доріжка)
04h – 1 байт(код типу розділу)
05h – 1 байт(адреси кінця розділу)
06h – 1 байт(адреси кінця розділу)
07h – 1 байт(адреси кінця розділу)
08h – 4 байти(зміщення 1-го сектору розділу)
0Ch – 4 байти(кількість секторів у розділі)
05h – це ідентифікатор розширеного розділу (немає власної файлової системи, а є областю, яка може бути розбита на логічні розділи, кількість яких є необмеженою)
Завдяки такому типу розділу можна обійтися обмеженою кількістю розділів – 4. З цих розділів неможливо завантажувати ОС. Розширений розділ може бути лише один на фізичному носії інформації.
Ознака активності розділу – це ознака того, що ОС потрібно завантажити з цього логічного розділу, тобто такий розділ може бути лише один.
Код, що є у MBR, зазвичай, не залежить від типу ОС. Його завдання – це переглянути таблиці розділів, віднайти активний розділ і передати керування на Boot Sector даного розділу(1-й фізичний сектор логічного розділу). Для інших носіїв інформації Boot Sector – є першим фізичним сектором носія.
У Boot Sector-і ОС записує первинний завантажувач – це невелика програма, яку BIOS записує за адресою 00007C00h і передає їй керування. Основне завдання первинного завантажувача – це віднайти вторинний завантажувач, записати його у пам’ять і передати йому керування. Вторинний завантажувач – це складна програма, різні Boot- менеджери або частини ОС, що завантажує ядро. Деякі ОС використовують MBR як первинний завантажувач.
В ОС Windows NT вторинний завантажувач – це NTLDR, що розпізнає всі версії Windows, що вийшли раніше, але не визнає інші ОС.
При установці Windows 9.X Boot Sector перезапускається і тому завантажити інші ОС стає неможливо.
Для ОС Linux завантажувачами є – LILO та GRUB.
6. Операційна система MS-DOS. Історія версій. Основні файли даної ОС. Використання оперативної памяті в даній ОС.
У жовтні 1980 року IBM запропонувала всім компаніям тендер на ОС нового ПК(процесор - Intel8086/8088).
Компанія Microsoft не мала потрібної ОС і закупила її у фірми Seatle Computer Products, і на початку 1981 року був випущений комп’ютер IBM5150 з частотою процесора 4,77 МГц, який мав 64 КБ RAM-пам’яті. Для даного ПК була запропонована ОС - PC-DOS.
Разом з цим ПК почали створюватись IBM- сумісні машини на базі даного процесора, але іншими фірмами. Для таких ПК створили ОС, що мала назву MS-DOS.
Ті версії ОС, які вийшли в 1981 році, мали індекс 1.0.
У 1982 році з’явились версії 1.1 цих двох ОС. В них вводилася підтримка двохсторонніх систем.
У 1983 році випускаються версії 2.Х. Дана версія підтримувала роботу із жорстким диском, а також вводилось ієрархічне дерево каталогу.
У версії 3.0, що вийшла у 1984 році, пропонувалося краще обслуговування на HDD.
У 1991 році вийшла версія 5.0, в якій дозволялося працювати з пам’яттю більше ніж 1 МБ, а також вводилися Undelеte, Check Disk.
Версія 6.0(1993рік) розширила можливості використання пам’яті більше 1 МБ. Добавлена утиліта оптимізації пам’яті MemMaker та введена утиліта Double Space для збільшення ефективного розміру HDD.
У наступних версіях 6.2.0 та 6.2.1 з’явилася утиліта Drive Space.
У версії 7.0 та 7.1 входив комплект ОС Windows95, яка не поставлялася окремо.
У версії 7.1 вводилась підтримка FAT32, коли у всі попередні версії підтримували FAT16.
Також у 7.0 та 7.1 вводилась підтримка довгих імен файлів.
У 1995 році випущена ОС Windows Me, в яку входила ОС MS-DOS 8.0.
MS-DOS – це ОС, яка працює в реальному режимі процесора і її мінімальний набір складає 3 файли: IO.SYS, MS-DOS.SYS і COMAND.COM.
IO.SYS та MS-DOS.SYS повинні бути розміщені у Boot Sector(0-й циліндр, 0-ва доріжка, 0-й сектор). Ці файли не можна просто переписати на HDD. Для запису цих трьох файлів використовується утиліта SYS.COM.
Файл IO.SYS – це модуль розширення базової системи вводу/виводу. В її завдання входить розширення можливостей BIOS шляхом використання драйверів. Цей модуль зчитує конфігураційний файл CONFIG.SYS, що має бути розміщений у кореневому каталозі, і завантажує драйвери, що в ньому записані. Також в конфігураційному файлі можна задати кількість одночасно відкритих файлів та кількість буферів для обміну даними з HDD. Після завершення своєї роботи даний модуль завантажує модуль обробки переривань MS-DOS.SYS.
MS-DOS.SYS – забезпечує роботу файлової системи пристроїв вводу/виводу, програм переривань та функцій DOS. Даний модуль реалізує 33-тє переривання, при цьому в регістрі ah задається номер функції, al, dx –додаткові аргументи цієї функції, якщо вони потрібні. Результат виконання функцій теж зберігається в регістрах.
При запуску будь-якої програми MS-DOS віддає їй у керування всю ОП, абсолютно не захищаючи системні області пам’яті. Отже, при запуску програма повинна сама собі видалити пам’ять за допомогою функцій 48h – 4Ah 21h-го переривання. Використовувалася 20-тибітна сегментна адресація, тобто задавалася адреса сегмента, а потім зміщення всередині сегмента. Розмір сегмента – 64 КБ.
Під час першого запуску COMAND.COM запускається файл AUTOEXEC.BAT..... У цей файл зазвичай вписувались команди, що мали виконуватись при запуску ОС. Сама ж ОС у пам’яті завантажувалась наступним чином: область нульових адрес – 256 комірок адрес підпрограм обробки переривань, далі до 64 КБ розміщуються IO.SYS та MS-DOS.SYS та резидентна частина COMAND.COM. Це частина, що забезпечує 21h – 24h переривання. Наступні 640 КБ – це область користувача, куди завантажуються програми користувача, і там же вони могли розміщувати свої дані. Від 640 КБ до 1 МБ розміщується системна область, куди завантажується нерезидентна частина COMAND.COM, в яку входять підпрограми запуску зовнішніх програм, настройки адрес та перехід на виконання. Програма користувача може розміщувати там свої дані завдяки драйверу EMM386.
З версії 5.0 у комплект ОС входив драйвер HIMENT.SYS, що дозволяв звертатись до одного сегмента, що знаходиться вище 1 МБ. Існувала можливість у цю ж область завантажувати ОС, а молодші адреси використовувати для даних програм користувача.
MS-DOS – це однозадачна ОС, що працює в реальному режимі роботи процесора. Щоб програми могли звертатись до адрес більше 1 МБ, треба використовувати розширення ОС. Це програми, що переводять процесори у захищений режим і завантажують у пам’ять програми користувача. Найпопулярніше розширення - DOS4GW.EXE.
7. Мережеві та розподілені ОС. Поняття клієнтської та серверної частин. Мережеві служби та сервіси.
ОС комп’ютерної мережі багато в чому подібна до ОС автономного ПК. Вона також є комплексом взаємозв’язаних програм, які реалізують ефективний розподіл ресурсів між процесами, що виконуються у мережі. При організації мереженої роботи ОС відіграє роль інтерфейсу, що приховує від користувача всі деталі низькорівневих програм апаратних засобів мережі. Приклад: замість числових адрес ПК у мережі ОС дозволяє використовувати зрозумілі символьні імена.
Мережева ОС надає користувачу деяку віртуальну обчислювальну систему, з якою працювати значно простіше. В той же час віртуальна система неповністю приховує розподілені ресурси у комп’ютерній мережі. При використанні ресурсів комп’ютерної мережі користувач завжди пам’ятає, що він працює з мереженим ресурсами і що для доступу до них необхідно виконати деякі попередні операції.
Магістральним напрямком розвитку мережених ОС є досягнення найвищої степені прозорості мережених ресурсів. В ідеальному випадку мережева ОС повинна представляти користувачу мережеві ресурси у вигляді ресурсів єдиної централізованої машини. Для таких ОС існує назва розподілених ОС, які динамічно та автоматично розподіляють завдання по різних машинах системи. Користувач може не знати на якому ПК виконується його завдання.
Розподілена ОС існує як єдина ОС у масштабах ОС.
Кожен ПК, що працює під час управління розподіленою ОС виконує частину функцій загальної ОС.
Функціональні компоненти мережевої ОС
Засоби управління локальними ресурсами.
Засоби для доступу до мережі можна розділити на три групи:
засоби представлення локальних ресурсів у спільне користування(серверна частина ОС);
засоби запитів доступу до віддалених ресурсів та послуг(клієнтська частина ОС);
транспортні засоби ОС, що забезпечують обмін даними між компонентами.
Спрощено роботу мереженої ОС можна описати так: припустимо, що користувач ПК А потребує розміщення свого файлу на ПК В. Вона може зробити запит тільки до серверної частини ОС ПК В, яка у відповідності до настроєних прав забезпечує запуск файлу. Усі запити передаються у вигляді повідомлень, що передаються по мережі. Серверна частина ОС повинна завжди очікувати на запит до ресурсу, а клієнтська частина ОС повинна відрізнити запит до віддалених ресурсів від запиту до локальних ресурсів.
Мережеві служби та сервіси
Сукупність клієнтської та серверної частин, що забезпечують доступ до конкретного типу ресурсів називається мереженою службою, яка представляє користувачам деякий набір послуг, що називаються мережевим сервісом.
Мережеві служби називаються клієнт-серверними системами.
8. Архітектура операційної системи. Поняття ядра. Ядро в привілейованому режимі. Багатошарова структура ОС.
Єдиної архітектури ОС не існує, але існують універсальні підходи до структуризації ОС.
Ядро та додаткові модулі ОС.
Найзагальнішим підходом до структуризації ОС є ділення всіх її модулів на 2 групи:
ядро (виконує основні функції ОС);
модулі, які виконують допоміжні функції ОС.
Інший клас функцій ядра служить для підтримки додатків, створюючи для них прикладне програмне середовище. Програма користувача звертається до ядра із запитами – системними викликами. Ці запити можуть бути виконанням тих чи інших дій, відкриттям/закриттям файлів і т.д.
Функції ядра, які може викликати програма користувача, створюють інтерфейс прикладних програм.
Функції, що виконуються модулем ядра, є такими, що найчастіше викликаються програмами користувача. А, отже, швидкість їх виконання визначає швидкість роботи всієї ОС.
Для забезпечення високої швидкодії всі модулі ядра ОС або значна їх частина завжди знаходяться в ОП, тобто вони являються резидентними.
Ядро є рушійною силою всіх обчислювальних процесів у системі, а, отже, збій ядра може привести до збою системи в цілому.
Розподіл ОС на ядро та додаткові модулі забезпечує досить легкий процес розширення ОС. Щоб додати нову високорівневу функцію обробити програму і не модифікувати ядро. Внесення змін у функціональність ядра може виявитись складним і вимагатиме повної перекомплектації ядра.
ОС або деякі її частини працюють в режимі ядра, а програми в режимі користувача.
Програми ставляться у підлегле положення за рахунок заборони виконання деяких критичних команд, що пов’язані з перемиканням процесора з задачі на задачу, управлінням пристроїв вводу/виводу, доступом до механізму захисту пам’яті.
Використання деяких функцій в режимі користувача забороняється без умов, а інші забороняються при виконанні деяких умов.
Між кількістю рівнів привілеїв, які реалізуються апаратно, та кількістю рівнів, які реалізує ОС, немає прямого співвідношення. Якщо апаратура підтримує хоча б 2 рівні привілеїв, то ОС може на основі цих рівнів створити будь-яку систему захисту.
Підвищення стійкості ОС, що забезпечується переходом ядра в привілейований режим досягається за рахунок деякого сповільнення виконання системних запитів. Системний запит до ядра ініціює перехід процесора із режиму користувача, а при поверненні до програми перемикання з привілейованого режиму користувача. Тому виникають затримки. ОС MS-DOS працює в режимі користувача і не захищає ресурси. Тому будь-яка некоректно працююча програма може призвести до краху ОС.
Багатошарова структура ОС. Обчислювальну систему, яка працює на основі ОС з використанням ядра, можна розглядати як систему, яка складається з трьох ієрархічно складених шарів.
Нижній шар формує апаратура, другий – ядро, а третій – програми користувача.
Багатошаровий підхід є універсальним, тобто він є ефективним способом для складних систем.
Кожен шар обслуговує вище розміщений шар, виконуючи для нього деякий набір функцій, що формують міжшаровий інтерфейс. Кожен шар забезпечує свій набір функцій і чим вище він розміщений, тим вищим є даний набір.
Така організація суттєво спрощує розробку систем так як дозволяє спочатку виділення функцій кожного шару методом зверху вниз, а потім при детальній реалізації......
Тому можна змінювати модулі кожного шару без необхідності проводити зміни у шарах.
Ядро – складний багатофункціональний комплекс. Тому на нього розповсюджується багатошаровий підхід. Шари ядра:
1.засоби апаратної підтримки ОС – це апаратні засоби підтримки привілейованого режиму системи переривань.
2.машинно-занесені компоненти ОС – цей шар формує програмні модулі, в яких відображається специфіка компонент моделі.
3.базові механізми ядра – забезпечує найпримітивніші операції ядра – програмне перемикання процесів, диспетчеризація програм; не приймає рішень про розподілення ресурсів.
4.менеджер ресурсів.
5.інтерфейс системних викликів – найвищий шар ядра, що взаємодіє безпосередньо з програмами та утилітами, формуючи прикладний програмний інтерфейс.
Приведений спосіб розбиття ядра ОС є досить умовним. Спосіб взаємодії шарів може відрізнятись від описаної схеми.
9. Загальна структура ОС на базі Windows NT. Типи процесів в даній ОС. Понятя бібліотек динамічного підключення. DLL - підсистема. Підсистеми оточення.
Витісняюча багатозадачність.
Деякі процеси працюють в режимі ядра, але більшість в режимі користувача.
Кожному процесору забезпечується віртуальний адресний простір областю 4 ГБ.
2 ГБ – 4 ГБ – розміщується сама ОС.
0 ГБ – 2 ГБ – надається користувачу.
Усі процеси користувача можна розбити на 4 типи:
фіксовані процеси підтримки системи(процес обробки входу системи та диспетчер сеансів);
процеси сервісів(Win32 – сервіси, що розширюють можливості ОС, Spooler);
програми користувача(Win32, Win16, MS-DOS, Posix);
підсистеми оточення(надають програмам користувача сервіси через певний набір вбудованих функцій, створюючи таким чином оточення ОС).
Підсистема DLL дає можливість програмам користувача працювати з бібліотекою динамічного включення.
Всі функції Windows API розміщуються в певному наборі системних DLL і транслюють ці функції в системні команди.
Компоненти режиму ядра:
1.виконуюча система(executive);
2.ядро(kernel) ;
3.драйвери пристроїв(Driver Device);
4.рівень апаратних абстракцій(Hardware Abstraction Level – HAL);
5.підсистема підтримки вікон та графіки(GUI) ;
6. NTOSKRNL.EXE, NTKRNLPA.EXE.
Система вікон та ядро підтримують 36-бітну адресацію.
Адресний простір розширився до 36 Гц
Hal.DLL – рівень апаратних абстракцій.
Win32K.SYS – частина підсистеми Win32, що працює в режимі ядра.
NTDLL.DLL – внутрішні функції підтримки та інтерфейси диспетчера системних сервісів з функціями системи виконання.
Kernel32.dll, advapi32.dll, user32.dll, CDI32.dll – це основна бібліотека Win32.
ОС Windows NT має три підсистеми оточення:
Win32
Posix
OS/2
Під підсистемою оточення розуміють набір AB функцій для програми користувача. Найголовнішою підсистемою є Win32, яка обробляє все, що пов’язане мишкою, клавіатурою та екраном. Кожна підсистема оточення представляє прикладним програмам свою множину базових функцій та сервісів..... При виклику програми однієї з функцій підсистеми може виникнути один з випадків:
1.функція повністю реалізована в користувацькому режимі всередині DLL підсистеми, тобто виклику середовища виконання Windows не відбувається;
2.функція вимагає одного або більше викликів середовища виконання;
3.функція вимагає виконання певних операцій в процесі підсистеми оточення.
В цьому випадку підсистемі оточення передається повідомлення з клієнт-серверним запитом виконання певної операції.
Код для обробки графічних вікон та реалізації вводу/виводу повністю поміщений в підсистему Win32. інші підсистеми для виконання операцій використовують відповідні сервіси Win32.
Підсистема складається з наступних компонент:
процес підсистеми оточення називається CS2SS.EXE, який забезпечує підтримку консольних вікон;
драйвер режиму ядра Win32K.SYS, що включає в собі диспетчер вікон, що управляє виводом вікон на екран, підтримує роботу з клавіатурою, мишкою та іншими пристроями, а також забезпечує передачу повідомлень користувача програм;
DLL модулі підсистем – Kernel32.dll, advapi32.dll, user32.dll, CDI32.dll.
Драйвери графічних пристроїв
Підсистема POSIX – це набір функцій, що забезпечує дана підсистема, суворо обмежений сервісами, що визначені стандартом POSIX 1.
|
| |
| |
| Ellcrys | Дата: Вторник, 21.06.2011, 14:07 | Сообщение # 2 |
|
Любопытный соф
Группа: Администраторы
Сообщений: 56
Статус: Offline
| 10. Основні компоненти вводу-виводу в ОС Windows NT. Поняття Hardware Abstraction Layer (HAL). Поняття драйвера.
Кожен з компонент підсистеми вводу/виводу виконує свої функції. Диспетчер вводу/виводу забезпечує доступ програмам та системним документам до віртуальних логічних або фізичних пристроїв.
Диспетчер PnP взаємодіє з диспетчером вводу/виводу та драйверами шини(Bus Drivers). Він керує виділенням апаратних ресурсів, розпізнає пристрої та реагує на їх від’єднання і виключення.
Диспетчер електроживлення також взаємодіє з диспетчером вводу/виводу, і призначений для управління системою та драйверами пристроїв при їх переході в різні режими енергоспоживання.
Процедури підтримки Windows Management Instrumentation(WMI) – це інструмент управління, що формує компонент доступу WDM(Windows Driver Mode). Вони дозволяють драйверам пристроїв виступати в ролі комп’ютерного доступу, взаємодіючи зі службою WMI режиму користувача.
Реєстр – це дерево видна база даних, в якій зберігається опис основних пристроїв, а також параметри ініціалізації драйверів та різні настройки конфігурації.
INF файли використовуються для установки драйверів. Вони пов’язують конкретний апаратний пристрій з драйвером. INF файл складається з інструкцій, що описують відповідний пристрій та місце знаходження драйверу і додаткової інформації.
CAT файли зберігають цифрові підписи файлів драйверів, які пройшли випробування WHQL.
Більшість операцій вводу/виводу не потребують участі всіх вказаних компонент. Зазвичай запит на ввід/вивід видається програмою. ОС абстрагує всі запити на ввід/вивід та приховує той факт, що кінцевий пристрій може й не бути пристроєм з файловою структурою.
Драйвери пристроїв
Формують інтерфейс між диспетчером вводу/виводу та відповідним обладнанням.
Драйвери пристроїв пишуться на мові C або C++ за допомогою Windows DDR. Цей інструмент являє собою набір бібліотек та засобів компіляції для розробки драйверів.
Є декілька типів драйверів пристроїв:
1.драйвери апаратних пристроїв(отримують від пристроїв вхідні дані і передають їх на вихід);
2.драйвери файлової системи(обробляють запити на файли вводу/виводу і транслюють ці запити на запити вводу/виводу для конкретного пристрою);
3.мережеві редиректори та сервери(це драйвери файлових систем, що передають запити файлової системи на ввід/вивід іншим комп’ютерам мережі та приймають від них аналогічні запити);
4.драйвери протоколів.
У WDM існує три типи драйверів:
Bus Driver – обслуговує контролер шини, адаптер або інші пристрої, що можуть мати дочірні пристрої;
функціональний драйвер – основний драйвер пристрою, що забезпечує функціональність інтерфейсу, і має доступ до специфічних областей даного пристрою;
драйвер-фільтр – підтримує додаткову функціональність пристою або змінює запити введення/виведення та відповідь на них інших драйверів.
.....
11. Поняття реєстру ОС Windows NT. Основні розділи реєстру. Призначення реєстру Windows. Системні файли, де розміщується реєстр.
Реєстр - це дерево видне база даних, у якій зберігається опис основних пристроїв, а також параметри ініціалізації драйверів та різні настроювання конфігурації.
Реєстр - один з найважливіших елементів Windows. Там можна знайти безліч
настроювань Windows і інших програм. Зараз програмістів більше залучає
зберігання опцій своїх програм у реєстрі ніж у різних ini файлах.
Кореневі ключі реєстру:
HKEY_CLASSES_ROOT - це посилання на розділ HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\Classes.
відомості, Що Зберігаються тут, забезпечують запуск необхідної програми при відкритті файлу за допомогою провідника.
Цей розділ містить зв'язку між додатками й типами файлів, а також інформацію про OLE.
HKEY_CURRENT_USER - це посилання на певний підрозділ HKEY_USERS.
Настроювання відповідають поточному, активному користувачеві, що виконав вхід у систему.
HKEY_LOCAL_MACHINE - розділ містить настроювання, що ставляться до вашого комп'ютера й дійсні для всіх
користувачів, а також інформацію про апаратну конфігурацію й установленому
програмному забезпеченні.
HKEY_USERS - цей розділ містить настроювання для всіх користувачів комп'ютера.
HKEY_CURRENT_CONFIG - це посилання на HKEY_LOCAL_MACHINE\ SYSTEM \CurrentControlSet\ Hardware Profiles\Current.
Розділ містить відомості про настроювання встаткування, використовуваних локальним комп'ютером
при запуску системи, тобто інформацію про поточну конфігурацію.
Серце системного реєстру - це розділ HKEY_LOCAL_MACHINE \SYSTEM.
Файли реєстру Windows XP: (імені файлу відповідає кущ реєстру Windows XP)
SAM - HKEY_LOCAL_MACHINE\SAM
SECURITY - HKEY_LOCAL_MACHINE\Security
Software - HKEY_LOCAL_MACHINE\Software
System - HKEY_LOCAL_MACHINE\System
HKEY_CURRENT_CONFIG
Default - HKEY_USERS\.DEFAULT
Файли Ntuser.dat - HKEY_CURRENT_USER
Реєстр Windows — база даних, що зберігає параметри і налаштування для операційних систем Microsoft Windows 32-бітних версій, 64-бітних версій та Windows Mobile. Він містить інформацію й параметри настроювання для всіх апаратних засобів, програмного забезпечення, користувачів тощо. Кожен раз, коли користувач змінює будь-які параметри в "Панелі керування", зміни відбиваються в реєстрі.Реєстр Windows було уведено, щоб відмовитись від використання файлів INI, що використовувалися для збереження параметрів конфігурації програм Windows раніше (тобто кожна програма зберігала свої настроювання в окремому файлі). Тому ці файли малі тенденцію бути розкиданими по всій системі, що робило важким спостереження й контроль за ними.Реєстр у тому вигляді, як його використовує Windows і як бачить його користувач у процесі використання програм роботи з реєстром, деяким чином «ніде не зберігається». Щоб вийшло ті, що бачить користувач, редагуючи реєстр, відбувається наступне: -спочатку, у процесі установки й налаштування Windows, на диску формуються файли, у яких зберігається частина даних щодо конфігурації системи. -потім, у процесі шкірного завантаження системи, а так саме в процесі шкірного входу й виходу шкірного з користувачів, формується якась віртуальна суть, кликана «реєстром». Дані для формування «реєстру» беруться з тихнув самих файлів і з інших місць. Тобто частина даних реєстру зберігається у файлах, а частина даних породжується в процесі завантаження Windows. Для редагування, перегляду й вивчення реєстру стандартними засобами Windows (програми regedit.exe і regedt32.exe) доступні саме вітки реєстру, це стосується й моєї програми. Після редагування реєстру й внесення до нього змін ці зміни відразу записуються у файли. Проте, є програми сторонніх розробників, які дозволяють працювати безпосередньо з файлами. Наприклад, програми від Paullee і програми Registry Reanimator. Програми оптимізації реєстру, твікери, а так саме інсталятори й деінсталятори програм працюють через спеціальні функції роботи з реєстром.
12. Загальна структура програи для ОС Windows NT. Поняття повідомлення. Поняття об’єктів ядра та об’єктів інтерфейсу.
З точки зору програми користувача ОС забезпечує для неї набір об’єктів.
В ОС об’єкт – це певна сутність, що створюється ОС, доступна тільки ядру, і яка повністю заховує внутрішню структуру. Для взаємодії з об’єктом в програмі користувача надається 32-бітний ідентифікатор даного об’єкта в системі HANDLE. Внутрішній вміст цього ідентифікатора особливого значення не має. ОС забезпечує унікальність даного значення та даного об’єкту. Умовно об’єкти ділять:
об’єкти ядра – це системні об’єкти, які служать для роботи з ОС(процеси, потоки) і які не мають графічного відображення;
об’єкти інтерфейсу – це об’єкти, які мають певне графічне відображення(вікна, кнопки, тобто всі графічні елементи інтерфейсу користувача).
Кожен графічний об’єкт, незалежно від його призначення в ОС Windows, називається вікном. Найчастіше графічні об’єкти перебувають у ієрархічній структурі один з одним. Якщо кнопка розміщена на формі, то вважається, що вікно кнопки є дочірнім до вікна, на якому воно знаходиться. Для взаємодії з будь-якими об’єктами Windows має широкий набір API функцій.
Кожен об’єкт містить лічильник процесів, які взаємодіють з ним. Якщо цей лічильник дорівнює нулю, то об’єкт видаляється.
Повідомлення – це певний сигнал про настання тієї чи іншої події в ОС. Саме повідомлення – це 32-бітне цілочисельне значення.
.....
З повідомленням передаються HANDLE вікна, процеси та ін.
В кожній програмі є своя черга повідомлень, куди ОС поміщує кожне нове повідомлення. Черга організована за принципом FIFO.
Стандартний шаблон програми Win32. В програмі Win32 точкою входу є програма з прототипом:
(HINSTANCE hlnstance,
HINSTANCE nPrevlnstance,
LPSTR lpCmdLine
int nCmd Show);
.....
.....
.....
13. Паралельні та векторно-конвеєрні комп’ютери. Особливості реалізації. Поняття векторних команд.
Паралельні комп’ютери
За останній час архітектура паралельних комп’ютерів зросла досить великими темпами. В даний час налічується дуже багато архітектурних рішень, проте всіх їх можна поділити на два класи:
1. Комп’ютери з спільною пам’яттю (мультипроцесорні системи). В даних комп’ютерах декілька процесорів мають доступ до спільної оперативної пам’яті одночасно.
Всі процесори працюють в одному адресному просторі.
2. Комп’ютери з розподіленою пам’яттю. Складаються з декількох ЕОМ, кожна з яких має свою власну оперативну пам'ять, окрему операційну систему, свої пристрої введення / виведення. Об’єднання цих комп’ютерів відбувається через єдине комутаційне середовище.
Векторно-конвеєрні комп’ютери
Класичним прикладом комп’ютерів даного типу є комп’ютери Cray C90, що був випущений на початку 90-х років. Даний комп’ютер містить 16 рівноцінних процесорів, з часом такту 4,1нс, тобто тактова частота складає 250 МГц. Всі процесори однакові, як по характеристиках, так і по відношенню по розділенню ресурсів. Структура ОЗП.
Кожне слово в пам’яті складається з 80 біт, 64 з них – біти даних, 16 біт – для корекції помилок. Для реалізації паралельного доступу вся пам'ять розбита на банки. Кожна з восьми секцій включає в себе 8 підсекцій, кожна з яких включає 64 банки. Кожен процесор має доступ до ОЗП через чотири порти, що працюють зі швидкістю два слова за такт. З цих чотирьох портів обов’язково один виділяється для операції вводу/виводу. Ще один обов’язково виділяється для проведення запису.
Секція вводу виводу.
Підтримує три типи каналів для роботи із зовнішніми пристроями:
1. Low-speed channels (LOSP) 6 Мбіт/с
2. High-speed channels (HISP) 200Мбіт/с
3. Very high-speed channels (VHISP) 1800 Мбіт/с
Секція міжпроцесорної взаємодії.
Основне завдання – це передача даних та керуючої інформації між процесорами та синхронізація їх взаємної роботи. Містить розділені регістри та семафори, які об’єднуються в групи, що називаються кластерами. Кожен кластер містить вісім 32-розрядних регістрів, вісім 64-розрядних регістра і 32 однобітних семафори. Кількість кластерів визначається конфігурацією комп’ютера. Регістрова структура процесора.
- адреси ; - скаляри ; - вектори.;
Кожен процесор має набір основних та проміжних регістрів. До основних відносяться: А-регістри, що призначені для роботи з адресами, S-регістри, що призначені для роботи із скалярними даними. Проміжні регістри В та Т, призначені для запису проміжних результатів обміну процесора з пам’яттю. Адресні регістри містять вісім регістрів у основному наборі та 64 в проміжному. Всі регістри 64-розрядні і призначені для виконання скалярних операцій. Кожен з векторних регістрів містить 128 64-розрядних елементів. Призначені для збереження елементів вектора. Кількість таких регістрів – 8. для виконання векторних операцій є два додаткових регістра – 8-розрядний VL, в якому зберігається довжина вектора та регістр 128-бітний VM – регістр маски. Якщо і-тий розряд даного регістра рівний 1, то процесор буде виконувати операції над і-тим елементом вектора.
14. Системи із спільною пам’яттю. Переваги та недоліки.
Паралельні ПК із спільною пам’яттю
Комп’ютери даного класу відповідно мають переваги та недоліки.
Переваги: простота програмування; спільний адресний простір; простота роботи;
Недоліки: невелика кількість процесорів; дуже велика вартість;
Щоб збільшити кількість процесорів, але при цьому залишити єдиний адресний простір, пропонується декілька архітектур. Найпопулярніша з них – СС VNUMA.
В даній архітектурі фізична пам’ять є фізично розподіленою, але на логічному рівні – це її єдиний адресний простір. Також дана архітектура вирішує проблему когерентності кешів і забезпечує повну сумісність з комп’юперами SMP.
Приклад архітектури СС VNUMA будемо розглядати на комп’ютері ИP Saperdome. Він випущений в 2000 році. Максимальна конфігурація може включати до 64 процесорів, максимальна кількість оперативної пам’яті – 256Гб, розширення – до 1Тб.
Основу архітектури складають обчислювальні коди, зв’язані між собою ієрархічною системою перемикачів. Кожна комірка – це мультипроцесор, на якому розміщені всі необхідні компоненти. Кожна комірка може містити до 4 процесорів, оперативна пам’ять – до 16Мб.
Центральне місце в комірці займає контролер комірки. Це дуже складний пристрій, який складається з 24 млн транзисторів. Контролер зв’язаний з кожним процесором через окремий порт. Швидкість обміну даних – 2Гбіт/с. Також контролер слідкує за когерентністю кеш- пам’яті процесора. Пам’ять комірки може мати ємність від 2Гб і конструкцію поділено на 2 банки, що зв’язані з контролером комірки через окремі порти з швидкістю передачі інформації – 2Гбіт/с. Система введення/виведення включає в себе PCI- слоти. Окремий порт комірки зв’язаний з комутатором, через який відбувається зв’язок з іншими комірками.
При повній конфігурації ПК HP Superdome складається з двох стійок:
Одним з центральних питань використання архітектури СС VNUMA є різниця в часі звернення. В комп’ютерах HP Superdome є 3 види затримки:
1.процесор і пам’ять знаходяться в одній комірці - затримка мінімальна;
2.процесор і пам’ять знаходяться в різних комірках, під’єднані до одного комутатора – затримка середня;
3.процесор і пам’ять розміщені в різних комірках, комірки під’єднані до різних комутаторів – затримка максимальна.
Тому при написанні програми для даного комп’ютера потрібно уникати можливості розпорідного звернення до пам’яті. Також даний комп’ютер має ряд особливостей:
1.він може працювати як єдиний класичний ПК, а можна його скорегувати так, щоб розбити на декілька частин, кожна з яких називається n Portition, вона може працювати під окремою операційною системою;
2.«гаряча» заміна усіх компонентів системи;
3.ефективна робота з великою кількістю периферійних пристроїв;
4.резервування;
5.моніторинг всіх параметрів системи.
Розглянемо процесор РА-8700. його тактова частота – 750МГц., володіє суперскалярною архітектурою і витрачає 4 такти на виконання однієї операції. Іншими словами, пікова продуктивність даного процесора – 3 ГФлопс, а всієї 64-процесорної системи – 192 ГФл. Процесор РІ 8700 на кожному такті виконує стільки операцій, скільки йому дозволяє інформаційна структура коду, а також кількість вільних функціональних пристроїв. Всього пристроїв в процесорі є 10. 4 з них – для виконання арифметичних операцій над цілими числами; 4 – над дробовими і 2 функціональні пристрої – для проведення запису/читання. Починаючи з процесорів РІ 8500, кеш І рівня розміщується на кристалі процесора і досягає об’єму 2,25 Мб. При складанні програм для комп’ютерів даного класу можуть виникнути проблеми, що характерні для усіх типів паралельних комп’ютерів. А саме, неможливість розпаралелення фрагментів коду, тобто, якщо 25% коду – це послідовні операції, то збільшення швидкодії більш ніж у 5 разів досягнути нереально. Також потрібно звертати увагу на неоднорідність звернень до пам’яті.
|
| |
| |
|
|
|
