Микроядерная архитектура

Модели разработки программных систем

Каскадная

(+) детерминированность времени и затрат

(-) возможное устаревание к моменту реализации (создание системы, которую сразу необх. Дораб.)

Каскадно-итерационная

(+) максимальное удовлетворение требований заказчика

(-) недетерминированность времени и затрат

Спиральная

(+) детерминированность выполнения каждого этапа, возм-ть рассм-я системы до завершения

(-) недетерминированность времени и затрат на конеч. Продукт

Виртуальная машина или виртуальный компьютер - программное расширение возможностей реального компьютера.

Использование ТЕГ в ячейках памяти: Контроль целостности данных, Контроль доступа к командам/данным,

Контроль доступа к машинным типам данных (фиксация кода типа данных).

Расслоение памяти

Преимущества:параллельное считывание из разных банков, проявляется преимущество при работе с кэшированием,

Кэш-память (процессор - ОП)

• Сокращается количество обращений к ОЗУ

• Существенно увеличивается скорость доступа к памяти в случае использования ОЗУ с «расслоением»

• Усложнение логики процессора

 

Аппарат прерываний- аппарат, который позволяет организовывать стандартную обработку всех прерываний, возникающих при функционировании вычислительной системы.

Проблемы, возникающие при исполнении программ

Вложенные обращения к подпрограммам, Накладные расходы при смене обрабатываемой программы, Перемещаемость программы по ОЗУ, Фрагментация памяти

 

Регистровое окно — это набор регистров, по количеству меньший числа физ. Регистров процессора, который в каждый момент времени доступен для программы пользователя.

 

Недостатки аппаратного стека:Поскольку стек располагается в оперативной памяти, то при каждой обработке прерывания процессору придется обращаться к оперативной памяти, что сильно снижает производительность системы при частых возникновениях прерываний.

 

Страничной организации памяти

Преимущества:

Решаются все проблемы, связанные с исполнением программ (см. выше)

нет необходимости держать в оперативной памяти весь исполняемый процесс (можно держать только несколько страниц процесса, остальное может находится на ВЗУ - откачено)

Недостатки:

страничная фрагментация, или внутренняя (скрытая) фрагментация: если в странице используется хотя бы один байт, то вся страница отводится процессу

если таблица страниц целиком располагается на регистровой памяти, то в силу дороговизны последней размеры подобной таблицы будут слишком малы

проблема при смене обрабатываемой программы

 

SMP

(+) Простота реализации

(-)ограничения на количество подключаемых процессоров\

(-) шина – узкое горлышко всей системы

(-)Проблема синхронизации КЭШа (нужен кэш с отслеживанием)

NUMA

 

(+) Степень параллелизма выше, чем в SMP

(-) Централизация (ограничение ресурсом шины)

(-) Использование когерентных кэшей загружает шину служебной информацией

CcNUMA

(+)позволяет строить системы из сотен процессорных элементов

(-)сложность

(-) Загрузка общей шины служебной информацией

 

MPP

(+) Высокая эффективность при решении определённого класса задач

(-) дороговизна

(-) Узкая специализация

 

COW

(+)«прозрачность» архитектуры

(+)относительная «универсальность» - возможность применения для решения широкого круга задач

(-) топология (взаимодействие большого числа элементов)

 

Выделенный канал

(+)качество связи

(-) браконьерство

(-) деградация телефонной сети

(-) снижение возможности коммутации

 

Коммутируемый канал

(-) недетерминированное качество связи

(+) не держим ресурс

 

Сеть коммутации каналов

Преимущества:

 

После установления соединения сеть находится в состоянии готовности

Требования к коммуникационному оборудованию минимальны

Минимизируются накладные расходы по передаче данных

Детерминированная пропускная способность

 

Недостатки:

 

Требование избыточности сети

Период ожидания соединения (канала) недетерминирован

Неэффективное использование выделенного канала

В случае сбоя или отказа повторная передача информации

 

Сеть коммутации сообщений

(+)Отсутствие занятости канала на недетерминированный промежуток времени

(-) Сообщения могут быть произвольного размера - необходимость наличия средств буферизации неопределённых характеристик

(-) Необходимость в специализированном коммуникационном оборудовании и ПО

(-) Повтор передачи всего сообщения в случае сбоя

 

Сеть коммутации пакетов

 

(+)Так как известна топология сети и характеристики её элементов, то возможно определение требований в коммутационных узлах Þ возможна оценка размера буфера и времени доставки пакетов

(-)Увеличение трафика из-за наличия заголовочной информации

(-)Проблема сборки пакетов

 

TCP обеспечивает надежную доставку данных с обнаружением и исправлением ошибок и с установлением логического соединения.

UDP отправляет пакеты с данными, не контролируя их доставку.

 

 

ОС с монолитным ядром

(+)для конкретного состава функциональности и логики ядра это будет наиболее эффективное решение

(-)тяжело вносить изменения в ядро

 

Многослойные ОС

(+)простая модификация

(-)избыточность информации по системе

(-) замена или модернизация «один в один»

 

Микроядерная архитектура

(+) хорошо расширяема

(+) подходит для многопроцессорных систем

(+) нет существенных ограничений на кол-во драйверов

(-) накладные расходы (из-за разбиения запроса на мн-во запросов)