操作系统对多核处理器的支持方法PPT课件.pptx

操作系统对多核处理器的支持主要涉及以下几个关键领域：并行计算机访存模型、进程分配与调度、输入输出系统、存储管理和虚拟化技术。 我们来看看并行计算机的访存模型。主要有四种模型： 1. UMA（均匀存储访问）模型：在这种模型中，所有处理器共享物理存储器，并且访问时间相等。每个处理器可能有自己的局部高速缓存，而I/O设备也是共享的。SMP（对称多处理器）系统通常采用此模型。 2. NUMA（非均匀存储访问）模型：与UMA相反，NUMA系统中，处理器访问本地内存比其他节点的内存更快。这种模型考虑了节点之间的访问延迟，且仲裁策略可能不平等。SGI Origin系列就采用了CC-NUMA模型，通过硬件确保全局内存的一致性。 3. COMA（全高速缓存存储访问）模型：在此模型中，高速缓存构成全局地址空间，通过分布的高速缓存目录进行远程访问。COMA通常具有较大的高速缓存容量，允许数据在运行时自动迁移至所需位置。 4. NORMA（非远程存储访问）模型：每个节点拥有私有存储器和处理器，不支持远程存储器访问，主要基于消息传递进行通信。DSM（分布式共享内存）系统中，NORMA模型不常见。 接着，多核操作系统的进程分配与调度至关重要。进程应该被合理地分配到物理核上，考虑共享性和历史运行情况。例如，为了提高缓存命中率，需要将数据共享的进程分配到共享二级缓存的核上。调度研究的热点包括程序并行性、时间相关性、任务分配、缓存错误共享、一致性访问、进程间通信以及多处理器核内的资源竞争等。 任务的分配在单核和多核环境中有所不同。在单核系统中，任务分配问题不存在，而在多核系统中，需要决定如何在各个核之间均匀或按特定算法分配任务，这受到底层系统架构（如SMP或CMP，它们都涉及到不同程度的资源共享）的影响。 至于调度，多核环境下，需要考虑如何有效地分配和调度任务，以优化性能和响应时间。这可能涉及到基于优先级、公平性或功耗效率等多种策略。输入输出系统也需要适应多核环境，可能需要并行处理I/O请求，以充分利用多核的优势。 存储管理和文件系统在多核环境下需要实现高效的数据访问和共享。存储管理系统需要处理缓存一致性、资源争用等问题，而文件系统则要确保在并发访问时的数据安全性和一致性。 虚拟化技术在多核处理器上的应用主要涉及平台虚拟化和资源虚拟化。平台虚拟化使得多个操作系统实例可以在同一硬件上并行运行，而资源虚拟化则确保每个虚拟机都能公平地获取处理器、内存和其他硬件资源。 操作系统对多核处理器的支持是一个复杂且多方面的问题，涉及并行计算、资源分配、调度策略、存储管理和虚拟化等多个层面，这些都需要深入理解和优化，以充分发挥多核处理器的潜力。