Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте

Список литературы Журналы “Открытые Системы”, 1996-1997,№3,4 за 1998. Перевод: Дийкстра Э. Взаимодействие последовательных процессов. [Dijkstra E. W., Co-operating Sequential Processes, Programming Languages: NATO

Мультипроцессинг в PC-AT-стандарте

Информация

Компьютеры, программирование

Другие материалы по предмету

Компьютеры, программирование

Сдать работу со 100% гаранией

Комитет по науке и высшему образованию

Московский Государственный Институт Электроники и Математики (ТУ).

 

 

 

Кафедра "Вычислительные машины,
комплексы, системы и сети".

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по курсу “Мультипроцессорные системы”.

 

 

Тема

Спецификация многопроцессорных систем компании Intel

 

 

Выполнил студент группы С-102
Курбатов К.А.

Руководитель

Денисов А.В.

Подпись _____________________ Подпись _____________________

 

 

 

 

 

 

 

Москва 1999

Содержание

 

Содержание

Введение

Область применения

Общая структура МП-системы

Основные компоненты

Системная память.

Шина расширения ввода-вывода.

Спецификация аппаратных средств

Конфигурация системной памяти.

Кэшируемость и доступность физической памяти для процессоров.

Требования к реализации внешних кэшей.

Управление памятью (блокировка).

Упорядочение записей в памяти.

Управление прерываниями.

Режимы прерывания.

Распределение системы прерываний на локальном блоке APIC.

Отображение памяти APIC.

Таймеры интервалов.

Поддержка перезагрузки.

Таблицы конфигурации МП-систем

Структура указателя переходов.

Таблица конфигурации МП-системы.

Функции BIOS в МП-системе.

Унифицированные ОС нового поколения для SMP-систем

Многозадачность.

Многопотоковая архитектура.

Симметричные многопроцессорные SMP-системы

Сильносвязанная многопроцессорная обработка.

Стандартизация многопроцессорной обработки.

Унифицированные ОС нового поколения.

Выводы

Список литературы

 

Введение

Предложенная компанией Intel спецификация многопроцессорных (МП) систем (MPS - Multiprocessor Specification V. 1.1) определяет дополнения к стандарту, используемому производителями компьютеров при проектировании DOS-совместимых систем. Операционные системы, рассчитанные на многопроцессорную среду, позволят запускать в работу МП-системы, совместимые с этой спецификацией, без дополнительной настройки. Спецификация ориентирована на разработчиков РС/АТ-совместимых МП-платформ на основе архитектур процессоров и контроллеров APIC (Advanced Programmable Interrupt Controller) компании Intel. Термин «РС/АТ-совместимый» используется в данной работе чтобы характеризовать компоненты, видимые (доступных) для программных средств.

Главная цель спецификации определить стандартный интерфейс для МП-платформ, который позволит расширить область применения РС/АТ-платформ по сравнению с традиционными однопроцессорными платформами, в то же время сохраняя полную совместимость с PC/AT на уровне программ.

Наличие спецификации позволит создавать рабочие станции высокого класса и серверы масштаба предприятия с хорошим отношением «цена/производительность» и с возможностью исполнения всех существующих программ для ПК, а также сформирует фундамент для программных пакетов для микроядерных ОС МП-систем.

Сердцем спецификации являются структуры данных, определяющие конфигурацию МП-системы (рис. 1). Эти структуры данных создает BIOS, в известном формате представляя аппаратные средства стандартным драйверам устройств или Уровню Изоляции Аппаратуры (HAL Hardware Abstraction Layer) ОС. Спецификация определяет задаваемые по умолчанию конфигурации аппаратуры, и в целях Польшей гибкости определяет расширения для стандартного BIOS.

В спецификации рассматриваются следующие вопросы:

- Создание на основе РС/АТ-платформ многопроцессорных систем, которые могут исполнять существующие программы для однопроцессорных и многопроцессорных микроядерных ОС.

- Поддержка симметричных многопроцессорных систем на одном или нескольких процессорах, множество команд которых совместимо с архитектурой семейств процессоров Pentium.

- Поддержка APIC (МП-контроллера прерываний) для обработки симметричного ввода-вывода.

- Возможность использовать BIOS с минимальной настройкой на конкретную МП-систему.

- Таблица факультативных МП-конфигураций с информацией о конфигурации.

- Включение ISA и других промышленных стандартов на шины, как EISA, МСА, VL и PCI в МП-совместимые системы.

- Требования, обеспечивающие прозрачную (для программного обеспечения) реализацию вторичной шины кэша и памяти.

Область применения

МП-спецификация будет полезна производителям компьютеров, предлагающим средства, пригодные для построения многопроцессорных систем, без инвестиций в настройку на требования заказчика одной или нескольких ОС. В ней рассматриваются вопросы разработки стандартного механизма для обеспечения возможности построения МП-систем на основе стандартов на аппаратные средства PC/AT.

Минимальный набор аппаратных средств, который необходим для реализации МП-спецификации, таков:

- один или несколько процессоров, по набору команд совместимых с архитектурой семейств процессоров Intel 486 и Pentium;

- один или несколько контроллеров APIC на процессорах Pentium;

- прозрачные для программ подсистемы кэшей и общей памяти;

- видимые для программ компоненты РС/АТ-платформ.

Документ также определяет свойства МП-систем, видимые для BIOS и ОС. Однако надо учитывать, что по мере развития технологии выполняемые BIOS-функции могут изменяться. Считается, что только интерфейс с операционной системой остается неизменным.

На кого ориентирована данная спецификация? Прежде всего, это производители РС/AТ-совместимых аппаратных средств, которые пригодны для использования и МП-системах. Во-вторых, разработчики, создающие продукты BIOS общего пользования или модифицирующие яти продукты для использования в конкретных МП-системах. В-третьих, разработчики операционных систем, адаптирующие ОС МП-системы для исполнения на определенных в спецификации платформах.

Общая структура МП-системы

При построении многопроцессорной архитектуры может использоваться одна из нескольких концептуальных моделей соединения вычислительных элементов, а также множество схем взаимосвязи и вариантов реализации.

На рис. 2 показана общая структура МП-системы, построенной на основе спецификации MPS 1.1. В нее входит сильно связанная архитектура с общей памятью с распределенной обработкой данных и прерываний ввода-вывода. Она полностью симметрична; это означает, что все процессоры функционально идентичны и имеют одинаковый статус, и каждый процессор может обмениваться с каждым другим процессором. Симметричность имеет два важных аспекта: симметричность памяти и ввода-вывода.

Память симметрична, если все процессоры совместно используют общее пространство памяти и имеют в этом пространстве доступ с одними и теми же адресами. Симметричность памяти предполагает, что все процессоры могут исполнять единственную копию ОС. В таком случае любые существующие системы и прикладные программы будут работать одинаково, независимо от числа установленных в системе процессоров.

Требование симметричности ввода-вывода выполняется, если все процессоры имеют возможность доступа к одним и тем же подсистемам ввода-вывода (включая порты и контроллеры прерывания), причем любой процессор может получить прерывание от любого источника. Некоторые МП-системы, имеющие симметричный доступ к памяти, в то же время являются асим метричными по отношению к прерываниям устройств ввода-вывода, поскольку выделяют один процессор для обработки прерываний. Симметричность ввода-вывода помогает убрать потенциально узкие места ввода-вывода и тем самым повысить расширяемость системы.

Системы, удовлетворяющие МП-спецификации, обладают симметричностью памяти и ввода-вывода, что позволяет обеспечить расширяемость аппаратных средств, а также стандартизовать программные средства.

Основные компоненты

МП-спецификация определяет системную архитектуру на основе следующих компонентов аппаратуры: системные процессоры, контроллеры АРIС, системная память, шина расширения ввода-вывода.

Системные процессоры. В целях обеспечения совместимости с существующими программными средствами для PC/AT, спецификация основывается на процессорах семейства Intel 486 или Pentium.

Хотя все процессоры в МП-системе функционально идентичны, спецификация выделяет два их типа: загрузочный процессор (BSP) и прикладные процессоры (АР). Какой процессор играет роль загрузочного, определяется аппаратными средствами или совместно аппаратурой и BIOS. Это сделано для удобства и имеет значение только во время инициализации и выключения. BSP-процессор отвечает за инициализацию системы и за загрузку ОС. АР-процессор активизируется после загрузки ОС.

Контроллеры APIC. Данные контроллеры обладают распределенной архитектурой, в которой функции управления прерываниями распределены между двумя функциональными блоками: локальным и ввода-вывода. Эти блоки обмениваются информацией через шину, называемую шиной коммуникаций контроллера прерываний (ICC).

В МП-системе множество локальных блоков и блоков ввода-вывода могут коллективно использовать одну запись, взаимодействуя через шину ICC. Блоки APIC совместно отвечают за доставку прерывания от источника прерываний до получателей по всей МП-системе.

Блоки APIC дополнительно увеличивают расширяемость за счет разгрузки шины памяти от трафика преры

Похожие работы

1 2 3 4 > >>