Реферат
ВВЕДЕНИЕ 6
1. АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ 8
1.1 Постановка задачи 8
1.3 Выбор решения 9
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ алгоритма 12
2.1. Блок управления очередью 17
2.2. Блок очереди задач 18
2.3. Блок выбора процессора 18
2.4. Блок синхронизации и назначения задач 19
3 ОПИСАНИЕ РАЗРАБОТКИ алгоритма 20
3.1 Выбор подхода для реализации алгоритма 20
3.1 Разработка модулей алгоритма 26
3. Формальное описание реализации алгоритма планировщика 29
4. Моделирование планировщика на языке VHDL и анализ результатов 35
4.1. Производительность диспетчера 36
Нормальный режим работы 37
4.1.1. Перегрузка (все процессора заняты) 38
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 39
5. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 40
6. ПРИЛОЖЕНИЕ A ЛИСТИНГИ ПРОГРАММЫ 41
7. ПРИЛОЖЕНИЕ B ПРЕЗЕНТАЦИЯ 58
Компьютерная промышленность начиная с первых дней своего существования постоянно стремилась к достижению максимальной вычислительной мощности. Компьютер мог выполнять дотрехсот операций в секунду, с легкостью превосходя производительность предшествующих ему вычислительных машин. Быстродействие современных ЭВМ в миллионы раз превышает возможности ПЭВМ, но это является стимулом к открытию новых технологий для повышения быстродействия вычислительных машин.
Любая сфера общества на данный момент очень тесно связанно с использованием вычислительных машин, и чем дальше, тем больше, возникает потребность в более высокой скоростиобработки информации за счет аппаратных ресурсов, используемых ЭВМ. Какими бы мощными ни становились компьютеры, их мощности все равно не хватает. В прошлом проблема всегда решалась за счет повышения тактовой частоты. К сожалению, этому повышению уже начинает препятствовать ряд фундаментальных ограничений.
Уже достаточно давно наметилась тенденция к переходу от программной реализации алгоритмов для операционной системы к аппаратной, которая вызвана стремлением к увеличению отношения производительности и понижении. стоимости ЭВМ, которая обусловлена высоким развитием микроэлектроники.
Действительно, аппаратная реализация алгоритмов ОС позволяет уменьшить время выполнения необходимого алгоритма и, следовательно, повысить производительность ЭВМ, и сократить накладные расходы. Это обуславливается тем, что стоимость дополнительного оборудования для аппаратной реализации, благодаря прогрессу элементной базы, с каждым годом падает. Кроме того, аппаратная реализация алгоритмов позволяет в определенной степени уменьшить трудности создания программного обеспечения, а также дает возможность улучшить совместимость различных версий ОС для компьютеров, построенных на разных платформах. Кроме того, в значительной степени понижается трудоемкость выполняемых операций по отладкенижнего уровня ОС, тем самым повышая корректность всего программного обеспечения, благодаря лучшей формализации функций, реализованных аппаратным способом нежели программным.
Данная технология является достаточно актуальной на сегодняшний день, так как люди всегда будут заинтересованы в вопросе повышения быстродействия и достижения новых вычислительных мощностей за счет сокращения, как трудозатрат, так и расходов на разработку алгоритмов, поэтому данная тенденция продолжает развиваться, находя применение во множестве разных сфер.
В данной работе будет разработан алгоритм планировщика с глобальной очередью задач.
В результате выполнения представленной выпускной квалификационной работы был разработан аппаратный планировщик с глобальной очередью задач.
Данная технология является актуальной и широко применяется в настоящее время.
Модель устройства планировщика была реализована на языке VHDL в виде четырех программных модулей. Ввод схем и работа производились в свободно распространяемой версии системы Xilinx 14.7, моделирование производилось в той же системе. Для проведения моделирования использовались два дополнительных блока: блок генерации задач и блок имитации работы процессора. Модель была протестирована в различных режимах работы и показала высокие результаты по производительности. Полученное значение задержки назначения задачи при условии отсутствия очереди в процессорном узле не превышает одного такта.
Программа, описанная в этой выпускной квалификационной работе, удовлетворяет всем исходным требованиям и выполняет все заявленные функции.
Реализация аппаратного планировщика с глобальным разделением задач демонстрирует существенное повышения производительности многопроцессорной системы.
