Реферат
ВВЕДЕНИЕ 3
1 АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ 7
1.1 Постановка задачи 16
1.2 Актуальность работы 17
2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ 19
2.1 Модель многопроцессорной системы 20
2.2 Интерфейс взаимодействия диспетчера задач 21
3 РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ПЛАНИРОВЩИКА С ЛОКАЛЬНЫМИ
ОЧЕРЕДЯМИ ЗАДАЧ 23
4 МОДЕЛИРОВАНИЕ НА ЯЗЫКЕ VHDL И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ 27
4.1 Разработка модели на языке VHDL 27
4.2 Анализ результатов моделирования 32
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 37
5 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 38
ПРИЛОЖЕНИЕ A ЛИСТИНГИ ПРОГРАММЫ 39
Приложение А.1 MainBlock.vhd 39
ПриложениеА.2 GenerationTask.vhd 50
ПриложениеА.3 UnitTaskAssignments.vhd 52
ПриложениеА.4 TheSelectionUnitQueue.vhd 57
ПриложениеА.5 FIFO.vhd 61
ПриложениеА.6 FIFO_only.vhd 65
ПриложениеА.7 Processor.vhd 69
ПРИЛОЖЕНИЕ B ПРЕЗЕНТАЦИЯ 73
Человечество постоянно пытается развить вычислительные мощности ЭВМ,с каждым разом превосходит предыдущие показатели и ставит всё новые и новые рекорды. Постоянная модернизация увеличила производительность ПЭВМ до порядка 300 операций в секунду, что было невиданной роскошью для людей, но и этого было мало. В современном мире компьютеры с легкостью обгоняют ПЭВМ в миллионы, а иногда и в десятки миллионов раз, но человечество не стоит на месте. Астрономы пытаются постичь суть Вселенной, биологи хотят разобраться в геноме человека, а авиаконструкторы заинтересованы в создании надежных и более экономичных самолетов, и всем им нужна более высокая скорость работы центральных процессоров. Постоянный рост производительности компьютеров - рождает все больший спрос на неё, поэтому мощности все равно не хватает. Постоянно наращивая мощность - человек, как правило, делал это с помощью увеличения тактовой частоты процессора, но в скором времени данному росту будет препятствовать ряд фундаментальных ограничений.
Хотелось бы сказать также, что большое число функций системы, которые используются наиболее часто, реализованы программным путем. К ним относятся планирования и диспетчеризации процессов, механизмы межпроцессорного взаимодействия, управления памятью, обработка прерываний. Так как большинство данных функций вынуждены использоваться очень часто, то страдает производительность, а значит и время, необходимое для выполнения пользовательских задач.
Именно поэтому наметилась тенденция к переходу от программной реализации алгоритмов ОС к аппаратной, которая вызвана стремлением к увеличению отношения производительность/стоимость ЭВМ и обусловлена
высоким развитием микроэлектроники. Действительно, аппаратная реализация алгоритмов ОС позволяет уменьшить время его выполнения и, следовательно, повысить производительность ЭВМ. С другой стороны, стоимость дополнительного оборудования для аппаратной реализации, благодаря прогрессу элементной базы, с каждым годом падает. Кроме того, аппаратная реализация алгоритмов ОС позволяет в определенной степени уменьшить трудности создания программного обеспечения, а также улучшить совместимость различных версий ОС для компьютеров разных платформ. Кроме того, в значительной степени устраняется трудоемкая операция отладки нижних уровней ОС и повышается корректность всего программного обеспечения, благодаря лучшей формализации функций, реализованных аппаратным способом по сравнению с программным способом...
В результате выполнения представленной выпускной
квалификационной работы была разработана модель планировщика задач с локальной очередью в многопроцессорной системе. Планировщик направляет поступившую задачу в очередь процессорного узла с наименьшим количеством задач, запускает задачи на обработку в процессоре и удаляет их из системы после обработки.
Анализ временных диаграмм многопроцессорной системы, в которой используется планировщик/диспетчер с локальной очередью задач, позволил выявить существенные преимущества такой организации, повышающие производительность всей системы в целом. Причина кроется в том, что переключение задачи посредством ядра операционнй системы реального занимает порядка 1000 тактов, а переключение задачи с помощью аппартного планировщика задач с локальной очередью произовдит ту же операцию за 7 тактов.
Проектирование и тестирование экспериментальной модели проводилось в среде разработки Xilinx ISE Design Suite 14.7.
Модель, разработанная и описанная в этой выпускной квалификационной работе, удовлетворяет всем исходным требованиям и содержит все блоки, необходимые для представления работы системы с планировщиком задач с локальной очередью:
• блок выбора очереди;
• n блоков очередей задач FIFO, где n - количество процессорных узлов;
• блок назначения задач.
На данный момент времени проект, описанный в выпускной квалификационной работе, является экспериментальной моделью.
