Studiengang Informatik FHDW

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Shared Memory Programmierung: Grundlagen

Präsentation transkript:

Studiengang Informatik FHDW Vorlesung: Betriebssysteme IV 2. Quartal 2003

Hardware-Konzepte Hardware-Konfigurationen Klassifikation von Rechnerarchitekturen nach Flynn (1972) SISD – Single Instruction Stream, Single Data Stream alle Einprozessor-Maschinen (PC, Mainframe etc.) SIMD – Single Instruction Stream, Multiple Data Streams Hochleistungsrechner: Vektorprozessor (z.B. für effiziente Matrixoperationen) MISD – Multiple Instruction Streams, Single Data Stream kein Rechner dieses Typs bekannt MIMD – Multiple Instruction Streams, Multiple Data Streams parallele und Verteilte Systeme mit unabhängigen Prozessoren Verteilte Systeme sind im Bereich MIMD angesiedelt

Hardware-Konzepte Taxonomie von MIMD-Systemen

Hardware-Konzepte Multiprozessoren Gemeinsamer Speicher alle Prozessoren können auf Speicher zugreifen Speicher ist kohärent geschriebene Daten sind unmittelbar sichtbar Bus-basierte Systeme Zugriff auf Speicher über Bus (sinnvolle Anzahl der CPUs begrenzt) Leistungsverbesserung durch lokale Caches Konsistenz durch Techniken wie „Bus-Snooping“

Hardware-Konzepte Multiprozessoren Verbindungs-basierte Systeme Bus-basierte Systeme nicht für mehr als 64 CPUs geeignet Cross-Bar-Switch

Hardware-Konzepte Multiprozessoren Verbindungs-basierte Systeme Omega switching network langsamer Speicherzugriff Lösungsalternativen: hierarchische Systeme (NUMA = Non uniform memory access)

Hardware-Konzepte Multicomputer Jede CPU hat privaten Speicher Bus-basierte Multicomputer Workstations in a LAN schnelles Kommunikationsnetzwerk zwischen Prozessoren jeder Prozessor kann mit jedem anderen direkt kommunizieren

Hardware-Konzepte Multicomputer Verbindungs-basierte Multicomputer Beispiele für verschiedene Topologien: Jede CPU ist (nur) mit einer Reihe weiterer CPUs verbunden und kann nur mit diesen direkt kommunizieren

Hardware-Konzepte Multicomputer Rechner in einem großen Netzwerk? Bus-basiert: jeder Prozessor ist mit jedem anderen konzeptionell verbunden? Verbindungs-basiert: keine direkte Verbindung zu den meisten Prozessoren (Weiterleitung von Nachrichten durch Zwischenknoten) Einordnung Frage der Betrachtungsweise?

Hardware-Konzepte

ENDE Fragen?

Gliederung Tannenbaum, Andrew, Moderne Betriebssysteme M. Weber, Foliensatz Universität Ulm Microsoft Whitepapers