سیستم های چند پردازنده ای

صفحه 1:


صفحه 2:
Multi processing 

صفحه 3:
5 | 

صفحه 4:
7 ew err) (COC I Ewe Seve Te Pe ‏ا‎ NES CREED LB Ege Ce ety PRK OPER ECO IE Pa CPST EE ‏ا ال ا ل‎ و در سیستم تک پردازنده‌ای تنها یک پردازش در هر زمان اجرا می شود اما در سیستم های چند BIE ‏ا‎ ON Pir res en زمان اجرراكنند. 

صفحه 5:
کارکرد سیستم چند پردازنده‌ای ‎MEN NOC UE SP CORES rele Seis Newent Se teme eae)‏ ل ‏و دو هسته‌ای باشد (دو پردازنده)؛ دو پردازش به صورت هم زمان قابل اجرا هستند و بنابراین» ‎ ‎ ‎۱ CT ‎[۱ Ne ce ee Ss eee eer eens eee 

صفحه 6:
مزایا سیستم های چند پردازنده ای ‎Sera‏ ‏تعداد كارهايى كه در يك واحد زمانى تمام مىشوند. هر جقدر تعداد بردازندهها بيشتر باشد تعداد كارهاى تمام شده در يك واحد زمانى نيز بيشتر خواهد بود. تحمل پذیری در برابر خطا سیستم های چند پردازنده ای قابلیت اعتماد را افزایش می‌دهند زیرا پ خرابی یک (۳0»() سبب توقف سیستم نمی‌شود بلکه تنها سبب کند شدن آن خواهد شد . فه جویی در هزینه‌ها ۹ ۹ Lone re SS Ee terry UCR Se OME TEED er re nares 

صفحه 7:
مزایا سیستم چند پردازند نسبت به سیستم توزیع شده ۱ و ۲ سرعت آن بالاتر است ا ا ا ا ا ل ل را و كنت 

صفحه 8:
تفاوت بین چندبرنامه‌ای و چندپردازنده ای 1 جند يردازندهاى اجراى فرايندهاى كوناكون را روى بردازندههاى كوناكون امكازيذير مىكند» و در حالى كه جندبرنامهاى به معنى نكهدارى برنامههاى كوناكون در حافظه اصلى و اجراى آنها به صورت همروند با استفاده از يك يردازنده است. ‎MP ETP NE hore‏ م ا 2 202 می‌افتد که از یک پردازنده به دیگری جابه‌جایی انجام می‌شود. 

صفحه 9:
انواع ‎pina‏ های چند پردازنده ای 200 eer و 1 سیستم های چند پردازنده ای نامتقارن ‎cr day‏ ل ا ‏سيستم هاى جند يردازنده محكم كويل شده 

صفحه 10:
سيستم هاى جند يردازنده متقارن هر پردازنده از کیی بکسانی از سبستم عامل استفاده میکنند و این کی ها در ضررت لزوم با يكديكر ارتباط برقرار ميكنند. و 0 حافظه بين تمام آنها مشترك مىباشد. ل 0 

صفحه 11:
سیسثم های ‎RYE‏ پردازنده ‎epee)‏ 1 هر پردازنده وظیفه مشخصی دارد. ‎ESS EOS TNS pe EEC SOs app eens ene So‏ 1 00 ل ا ا 1 

صفحه 12:
مزایا چند پردازنده ای متقارن نسبت به چند پردازنده ای نامتقارن 1 از آنجا که سیستم عامل خود یک پردازش سنگین است اگر فقط روی یک (26۳) اجرا شود ‎eI OSE AS RE Ce ERE EL Ue Kit eres CP ath Kp RE earner ase)‏ 0 كل و اجرا سیستم عامل روی چند پردازنده باعث متعادل شدن بار سیستم می‌شود. در سيستم نامتقارن اكر يردازنده ى اجرا كننده سيستم عامل خراب شود كل سيستم خراب مىشود ولى در سيستم متقارن اكر يك يردازنده از كار بيافتد سيستم عامل مىتواند روى پردازنده‌های دیگر اجرا شود. ۱ oit ay ray di 

صفحه 13:
سیستم چند پردازنده ای ضعیف کوپل شده ۱ SO ‏ا ا‎ Te ea eee RCE Ce ewe or Cer RENE ee asl ‏و‎ 0 0 ‏ا ا ا‎ err Pe Ie erie SOC Se DR Tee Corr cpr re Ceara wpe rarc'y 

صفحه 14:
مشخصات سپستم ‎Y‏ ۱-۹ توزيع شده و 5 ای اس تا ری ی ۱ ‎ASRS alas‏ ی 1 مقیاس پذیر هستند 

صفحه 15:
سیستم های چند پردازنده محکم کوپل شده 9 Wee ea viet) Eee HO lg Gert ve WEES BSB oar ered Perce OCS Nes 2 ‏ل‎ ‎feed ek CRC ONES Seta een een te eres SS Te y . ‏داشته باشند‎ Cee ener Oe Seco sie aS nee e ee SL ieee ‏پستی است که هر پردازنده میتواند پیامی برای سایر پرازنده ها در آن قرار داده و یا پیام‎ موجود در آن را بردارد. 

صفحه 16:
طراحی سیستم عامل برای سیستم های چند پردازنده ای و ‎١‏ آرايش حاكم و تابع سيستم عامل جداكانه ‎ROSSER eran 0/0‏ 

صفحه 17:
۷ ” در شيوه حاكم و تابع» هميشه يك يردازنده حاكم ناميده ميشود و عمليات سيستم عامل را ۱ | wren OM EC eC yO oP Sica CECI SS One ESS SERS و 07 اگر پردازنده تابع به سرویس سیستم عامل نیاز داشته باشد باید آن را با درخواست دادن ‎ECON‏ ا ‎OET‏ 1 

صفحه 18:
سيستم عامل جداگانه ‎eis ae‏ ا ا ا ل ا لك م ‏و 000 ‎She" a‏ ا ا ا ا ا 1ق ‎| UPR ICE IE Pe are Pee ‎ ‎ 

صفحه 19:
سيستم ۳33 زیع شده ا ا اا 2 ل 1ك موجود توزيع شده اند. و ا ل ل ا ال ل ا 2 1 ۱ ere eer ‏كك ل‎ ew CUS EE y در زمان هاى مختلف بر عهده يردازنده هاى مختلف باشد. 

صفحه 20:
J CBR BY ‏چند‎ ney ee ‏ها‎ TB NBT) ‏بين‎ ۱۳۹۹0 00 COP NS Fee ernie De CORB encase cir Wore Dp may evens EC Ore SES Cm RECN Cor Wry 1 ‏ا‎ ES BBE) 07) و ا ا ا ل ا 1 لات کنترلی هستند اتلاق ميشود. اک[ 

صفحه 21:
۱ Cones ] براى ايجاد توالى صحيح در يردازش ها و 1 تضمین جلوگیری از مراجعه همزمان به داده های مشترک ۸ 

صفحه 22:
8 

بسم الله الرحمن الرحیم Multi processing Mari _ A . F فهرست: بخ ش 1 بخ ش 2 3 بخ ش 3 • • • • • سیستم های چند پردازنده ای کارکرد سیستم های چند پردازنده ای مزایا سیستم چند پردازنده ای مزایا سیستم چند پردازند نسبت به سیستم توزیع شده تفاوت بین چند برنامه ای و چند پردازنده ای • انواع سیستم های چند پردازنده ای • مزایا چند پردازنده ای متقارن نسبت به چند پردازنده ای نامتقارن • طراحی سیستم عامل برای سیستم های چند پردازنده ای • همگامی بین پردازنده ها در سیستم های چند پردازنده ای • چرا به همگامی بین پردازنده ها نیاز داریم؟ سیستم های چند پردازنده ای سیستم های چند پردازنده ای ،چندین CPUدارند که ارتباط نزدیکی با هم داشته و از BUS کامپیوتر ،ساعت و حتی حافظه و دستگاه های جانبی به طور اشتراکی استفاده میکنند. در سیستم تک پردازنده‌ای ،تنها یک پردازش در هر زمان اجرا می شود اما در سیستم های چند پردازنده ای به دلیل اینکه چندین پردازنده دارند ،پس می توانند بیش از یک پردازش را در هر زمان اجرراکنند. 4 کارکرد سیستم چند پردازنده‌ای با کمک چندپردازنده‌ای ،بسیاری از پردازش‌ها به صورت هم‌ زمان قابل اجرا هستند .اگر پردازنده دو هسته‌ای باشد (دو پردازنده) ،دو پردازش به صورت هم‌زمان قابل اجرا هستند و بنابراین، عملکرد سیستم دو برابر سریع‌ترخواهند بود. ‏ 5 یک پردازنده چهار هسته‌ای ،چهار برابر سریع‌تر از یک پردازنده تک هسته‌ای است. مزایا سیستم های چند پردازنده ای ‏ توان عملیاتی باال تعداد کارهایی که در یک واحد زمانی تمام می‌شوند .هر چقدر تعداد پردازنده‌ها بیشتر باشد تعداد کارهای تمام شده در یک واحد زمانی نیز بیشتر خواهد بود. ‏ تحمل پذیری در برابر خطا سیستم های چند پردازنده ای قابلیت اعتماد را افزایش می‌دهند زیرا پ خرابی یک CPUسبب توقف سیستم نمی‌شود بلکه تنها سبب کند شدن آن خواهد شد . ‏ 6 صرفه جویی در هزینه‌ها سیستم های چند پردازنده ای نسبت به تک پردازنده ای مقرون به صرفه تر هستند؛ زیرا میتوانند از دستگاه های جانبی ،حافظه ثانویه و نیروی برق مشترکی استفاده کنند. مزایا سیستم چند پردازند نسبت به سیستم توزیع شده 7 ‏ امنیت باال ‏ سرعت آن باالتر است ‏ وقتی که تعداد کامپیوتر ها کم باشد سیستم چند پردازنده بهتر از سیستم توزیع شده عمل میکند تفاوت بین چندبرنامه‌ای و چندپردازنده ای ‏ چند پردازنده‌ای اجرای فرایندهای گوناگون را روی پردازنده‌های گوناگون امکان‌پذیر می‌کند، در حالی که چندبرنامه‌ای به معنی نگهداری برنامه‌های گوناگون در حافظه اصلی و اجرای آن‌ها به صورت همروند با استفاده از یک پردازنده است. ‏ چندپردازنده‌ای به وسیله پردازش‌های موازی انجام می‌شوداما چندبرنامه‌ای هنگامی اتفاق می‌افتد که از یک پردازنده به دیگری جابه‌جایی انجام می‌شود. 8 انواع سیستم های چند پردازنده ای 9 ‏ سیستم های چند پردازنده ای متقارن ‏ سیستم های چند پردازنده ای نامتقارن ‏ سیستم چند پردازنده ای ضعیف کوپل شده ‏ سیستم های چند پردازنده محکم کوپل شده سیستم های چند پردازنده متقارن ‏ هر پردازنده از کپی یکسانی از سیستم عامل استفاده میکنند و این کپی ها در صورت لزوم با یکدیگر ارتباط برقرار میکنند. 10 ‏ حافظه بین تمام آنها مشترک می‌باشد. ‏ تمام پردازنده‌ها اعمال یکسانی را می‌توانند انجام دهند. سیستم های چند پردازنده نامتقارن ‏ هر پردازنده وظیفه مشخصی دارد. ‏ پردازنده اصلی ،سیستم را کنترل میکند و سایر پردازنده ها از پردازنده اصلی دستور میگیرند یا وظیفه مشخصی دارند. ‏ یک پردازنده جهت اجراء سیستم عامل و پردازنده‌های دیگر جهت اجرای برنامه‌های کاربران استفاده می‌شود. ‏ ساخت این نوع سیستم عامل نسبتا ساده است و از تعمیم سیستم عامل تک پردازنده‌‌ای به دست می‌آید. معایب: 11 ‏غیر قابل حمل بودن مزایا چند پردازنده ای متقارن نسبت به چند پردازنده ای نامتقارن ‏ از آنجا که سیستم عامل خود یک پردازش سنگین است اگر فقط روی یJJک CPUاجJJرا شJJود باعث میشود پردازنده بار سنگینی داشته باشد در حالیکه پردازنده‌های دیگر بی کJJار هسJJتند لJJذا اجرا سیستم عامل روی چند پردازنده باعث متعادل شدن بار سیستم می‌شود. ‏ در سیستم نامتقارن اگر پردازنJJده ی اجJJرا کننJJده سیسJJتم عامJJل خJJراب شJJود کJJل سیسJJتم خJJراب می‌شود ولی در سیسJJتم متقJJارن اگJJر یJJک پردازنJJده از کJJار بیافتJJد سیسJJتم عامJJل می‌توانJJد روی پردازنده‌های دیگر اجرا شود. 12 ‏ سیستم عامل متقارن قابل حمل است. سیستم چند پردازنده ای ضعیف کوپل شده ‏ بر اساس چندین پردازنده مستقل تک یا دوگانه از طریق یک سیستم ارتباطی با سرعت باال بهم متصل می شوند. ‏ هر پردازنده دارای حافظه محلی مربوط به خود می باشد. ‏ سیستم های چند پردازنده ای ضعیف کوپل شده به (سیستم های حافظه توزیع شده) نیز معروف هستند ،زیرا پردازنده ها حافظه فیزیکی مشترک ندارند و دارای کانال های ورودی و خروجی جداگانه هستند. 13 مشخصات سیستم های حافظه توزیع شده 14 ‏ این سیستم ها می توانند برنامه نویسی چند دستورالعمل روی چند داده انجام دهند. ‏ امکان اجرای همزمان (پردازش موازی) ‏ مقیاس پذیر هستند سیستم های چند پردازنده محکم کوپل شده ‏ سیستم چند پردازنده ای ضعیف کوپل شده به (سیستم حافظه مشترک) نیز معروف هستند. ‏ سیستم های چند پردازنده محکم کوپل شده حاوی چندین CPUهستند. ‏ این پردازنده ها ممکن است به یک حافظه مشترک مرکزی SMPیا UMAدسترسی داشته باشند . ‏ هدف اصلی از به کارگیری حافظه مشترک ،ایفای نقش یک مرکز پیام ،مشابه یک صندوق پستی است که هر پردازنده میتواند پیامی برای سایر پرازنده ها در آن قرار داده و یا پیام 15 های موجود در آن را بردارد. طراحی سیستم عامل برای سیستم های چند پردازنده ای 16 ‏ آرایش حاکم و تابع ‏ سیستم عامل جداگانه ‏ سیستم عامل توزیع شده آرایش حاکم و تابع ‏ در شیوه حاکم و تابع ،همیشه یک پردازنده حاکم نامیده میشود و عملیات سیستم عامل را اجرا میکند. ‏ پردازنده های دیگر همانند یک تابع عمل میکنند و عملیات سیستم عامل را اجرا نمیکنند. اگر پردازنده تابع به سرویس سیستم عامل نیاز داشته باشد ،باید آن را با درخواست دادن به حاکم تقاضا کند و تا وقفه برنامه در حال اجرا منتظر بماند. 17 سیستم عامل جداگانه ‏ در سازمان مبتنی بر سیستم عامل جداگانه ،هر پردازنده میتواند روال هایی از سیستم عامل را که به آنها نیاز دارد اجرا کند. ‏ این سازمان برای سیستم های با کوپل ضعیف که هر پردازنده ممکن است نسخه کامل از سیستم عامل خود را داشته باشد ،بیشتر مناسب است. 18 سیستم عامل توزیع شده در سازمان مبتنی بر سیستم عامل توزیع شده ،کارهای سیستم عامل بین پردازنده های موجود توزیع شده اند. هر تابع خاص از سیستم عامل در هر زمان فقط به یک پردازنده اختصاص داده میشود. این نوع سازمان دهی را سیستم عامل شناورمی نامند ‏ زیرا کارها از یک پردازنده به پردازنده دیگر شناورند و ممکن است اجرای کارها در زمان های مختلف بر عهده پردازنده های مختلف باشد. 19 همگامی بین پردازنده ها در سیستم های چند پردازنده ای ‏ مجموعه دستورالعمل های یک چند پردازنده که برای پیاده سازی ارتباط و همگامی بین پردازنده های همکار مورد استفاده قرار میگیرد. ‏ ‏ منظور از ارتباط ،تبادل داده ها بین پردازنده هاست. همگامی به حالت خاصی که در آن داده های مورد استفاده در ارتباط بین پردازنده ها ،اطالعات کنترلی هستند اتالق میشود. ‏ 20 سیستم های چند پردازنده ای معموًال شامل مکانیزم های متعددی برای همگام سازی منابع هستند. چرا به همگامی بین پردازنده ها نیاز داریم؟ 21 ‏ برای ایجاد توالی صحیح در پردازش ها ‏ تضمین جلوگیری از مراجعه همزمان به داده های مشترک پایان 22