多机系统与实时概述

第7章 多机系统与实时系统概述引言多处理机系统网络与网络操作系统分布式操作系统实时操作系统嵌入式操作系统小结引言在展示的所有网络中，节点计算机可以是任何类型。单处理机新体系结构：数据流与函数语言机器单CPU，具有专用前端与后端处理机共享存储器多处理机（对称或专用处理机）LAN本地互连网向量与阵列处理机多处理机多计算机LAN/WAN系统并发系统硬件环境发展概略多处理机体系结构CPUCPUCPU共享内存>250MB(a)集中式共享内存CPUCPUCPU10-100MB共享内存共享内存共享内存(b)分布式共享内存十字交叉开关

M1

M2

M3

M4P2P3P4P1

集中控制开关方式多处理器基于总线的多处理机系统处理机1处理机1处理机1共享内存总线

SMP结构模型总线中央处理机单元(CPU)内存储器磁盘适配器输入/输出接口其他外设接口通信线路接口磁盘驱动器输入/输出设备各种外设通信线路具有运行队列的多处理机系统SMP结构中的中断控制机构多机系统特点有n个处理机，可进行真正的并行处理。输入/输出结构（端口、开关、与指定处理机相联）处理机间通信（处理机间中断IPI）多机处理的基本问题划分并行计算的任务，使之同时在多个处理机上运行。多级处理的数据依赖(a)一个任务T1可看作是输入数据I1到输出数据O1之间的映射。(b)、(c)、(d)、(e)介绍了两个任务的输入/输出之间的各种关系。(b)中两个任务的数据不重叠。(c)中输入数据重叠。(b)、(c)在多机处理时不会发生问题，(d)、(e)则会有不一致的结果发生，对这种情况必须加以预防。多处理机操作系统类型主从式（不对称系统）操作系统程序在一台处理机上执行。有主处理机分配任务，当主处理机故障时，整个系统会崩溃。独立监控结构每台处理机为自己服务，每个处理机中有一个独立副本的监控程序。（或者监控程序可重入)移动式监控监控程序会从一个处理机移动到另一个处理机上。几个处理机可同时运行同一服务程序，会发生表访问冲突。对称SMP（对等）在系统引导时分主次处理机，当初始化完成后各处理机开始公平竞争，各处理机一律平等对待。广域网局域网通讯子网路由设备OSI参考模型应用层链路层表示层会话层传送层网络层应用层链路层表示层会话层传送层网络层物理介质物理层物理层OpenSystemsInterconnection

TCP/IP与ISO参考模型应用层传送层网络层应用层链路层表示层会话层传送层网络层物理层物理层FTP,TELNET,httpTCP,UDPIPLinux网络部分结构TCPIPUDPPLIPSLIPETHERNET网卡串口并口Linux的例子HTTPTCPIP硬件协议用户态内核态系统调用sys_socketcall()LINUX源码文件Linux内核体系结构简单示意图应用程序C函数库系统调用内存管理进程通信机制网络支持中断处理硬件平台进程控制虚拟文件系统VFS实际文件系统输入/输出依赖关系集群计算机体系结构

顺序应用

并行应用

并行程序设计环境PC/工作站通信软件网络接口硬件PC/工作站通信软件网络接口硬件PC/工作站通信软件网络接口硬件PC/工作站通信软件网络接口硬件PC/工作站通信软件网络接口硬件高速网络/交换开关

集群中间件（单一系统映像以及可用基础设施）Beowulf系统和Linux集群网站地址一般的Beowulf配置RTLinux操作系统框架中断控制硬件实时内核Linux实时进程非实时进程实时管道RT-FIFO实时系统分类硬实时系统响应绝对要求在指定时间范围内。未及时响应会造成严重后果。软时实及时响应很重要，但是偶尔响应晚了也可以接受，不会造成严重后果。由于实时系统往往是大型工程项目的核心部分，控制部件通常嵌入在大的系统中，而控制程序则固化在ROM中，因此有时也被称作嵌入式系统（EmbeddedSystem），我们这里统一称为实时系统。

实时系统特点与外界交互系统庞大复杂对可靠