Maxfiraliyev Dilyorbekning "Operatsion tizimlar"

Multiprogrammalash (multi... va programma) — turli masalalarga taalluqli bir necha dastur (programma) ni raqamli hisoblash mashinasi (RHM) da bir vaqtda bajarish usuli. Koʻp dasturli rejimda RHM xotirasida bir yoʻla bir necha masala dasturi boʻladi. Bir dastur tugashi bilan (yoki bir dasturni bajarish kechiksa) Multiprogrammalash 2 das-turga oʻtishga imkon beradi. Agar RHM bir vaqtda bir necha abonentning dasturi bilan band boʻlsa, u koʻp dasturli rejimda, bir abonentning dasturi bilan band bulsa, bir dasturli rejimda ishlayotgan hisoblanadi. M.dan asosiy maksad — RHM qurilmalarining boʻsh turib qolishiga yoʻl qoʻymaslik, ish unumdorligini oshirish. Boshkaruvchi dastur (monitor) bir dastur tugashi bilan 2dasturning bajarilishini taʼminlaydi. Multiprogrammalash apparat va dastur vositalari bilan amalga oshiriladi. Apparat vositalariga xotira muhofazasi va toʻxtatishlarni tashkil qilish kiradi. Dastur vositalari dispetcherdasturlar va programmalash tillaridan iborat.
Multiprocessing:
Multiprocessing ikki yoki bir nechta protsessorga ega bo'lgan tizimdir. Bunda tizimning hisoblash tezligini oshirish uchun protsessorlar qo'shiladi. Multiprocessing tufayli bir vaqtning o'zida bajariladigan ko'plab jarayonlar mavjud. Ko'p ishlov berish yana ikkita toifaga bo'linadi: simmetrik ko'p ishlov berish, assimetrik ko'p ishlov berish.
Multiprogramming:
Ko'p dasturlash bir vaqtning o'zida bajariladigan bir nechta jarayon bo'lib, protsessorda har doim bajarilishi kerak bo'lgan vazifalarni (kod va ma'lumotlar) tashkil qilish orqali protsessordan foydalanishni oshiradi. Buning maqsadi bir nechta ishlarni asosiy xotirada saqlashdir. Agar bitta ish kirish/chiqarish bilan band bo'lsa, CPU boshqa ishga tayinlanishi mumkin.


Ko'p yadroli protsessor
Ko'p yadroli protsessor - bu har biri dastur ko'rsatmalarini o'qigan va bajaradigan yadro deb nomlangan, ikkita yoki undan ortiq alohida ishlov berish birligi bo'lgan bitta integral mikrosxemadagi kompyuter protsessori. Ko'rsatmalar oddiy protsessor ko'rsatmalari (masalan, ma'lumotlarni qo'shish, ko'chirish va filiallarni qo'shish), lekin bitta protsessor bir vaqtning o'zida alohida yadrolarda ko'rsatmalarni bajarishi mumkin, bu esa ko'p qirrali yoki boshqa parallel hisoblash texnikasini qo'llab-quvvatlaydigan dasturlarning umumiy tezligini oshiradi. Ishlab chiqaruvchilar odatda yadrolarni bitta integral mikrosxemaga (chip ko'p protsessori yoki CMP deb nomlanuvchi) yoki bitta chip paketidagi bir nechta matritsaga birlashtiradilar. Hozirda deyarli barcha shaxsiy kompyuterlarda ishlatiladigan mikroprotsessorlar ko'p yadroli.

CPU-mahalliy daraja-1 keshlari va umumiy, ikkinchi darajadagi 2-kesh bilan umumiy ikki yadroli protsessor diagrammasi.

Ko'p yadroli protsessor bitta jismoniy paketda ko'p ishlov berishni amalga oshiradi. Dizaynerlar ko'p yadroli qurilmadagi yadrolarni mahkam yoki yumshoq tarzda birlashtirishi mumkin. Masalan, yadrolar keshlarni bo'lishishi mumkin yoki bo'lmasligi mumkin va ular xabarlarni uzatish yoki umumiy xotirada yadrolararo aloqa usullarini qo'llashlari mumkin. Yadrolarni o'zaro bog'lash uchun ishlatiladigan umumiy tarmoq topologiyalariga avtobus, halqa, ikki o'lchovli mash va to'sin kiradi. Bir hil ko'p yadroli tizimlarga faqat bir xil yadrolar kiradi; heterojen ko'p yadroli tizimlarda bir xil bo'lmagan yadrolar mavjud (masalan, big.LITTLE bir xil buyruqlar to'plamiga ega bo'lgan heterojen yadrolarga ega, AMD tezlashtirilgan protsessor birliklarida esa bir xil ko'rsatmalar to'plamiga ega bo'lmagan yadrolar mavjud). Xuddi bitta protsessorli tizimlarda bo'lgani kabi, ko'p yadroli tizimlardagi yadrolar VLIW, superscalar, vector yoki multithread kabi arxitekturalarni amalga oshirishi mumkin.
An Intel Core 2 Duo E6750 dual-core processor
Ko'p yadroli protsessorlar ko'plab dastur sohalarida keng qo'llaniladi, jumladan umumiy maqsadlar uchun mo'ljallangan, o'rnatilgan, tarmoq, raqamli signallarni qayta ishlash (DSP) va grafikalar (GPU). Asosiy hisoblash hatto o'nlabga ko'payadi va 10 000 dan ortiq ixtisoslashgan chiplar uchun va superkompyuterlarda (ya'ni chiplar klasterlari) hisoblash 10 milliondan oshishi mumkin.

An AMD Athlon X2 6400+ dual-core processor

Ko'p yadroli protsessordan foydalanish natijasida erishilgan ko'rsatkichlarning yaxshilanishi foydalaniladigan dasturiy ta'minot algoritmlariga va ularni amalga oshirishga bog'liq. Xususan, mumkin bo'lgan yutuqlar dasturiy ta'minotning bir nechta yadrolarda bir vaqtning o'zida parallel ravishda ishlashi mumkin bo'lgan qismi bilan cheklangan; bu ta'sir Amdahl qonuni bilan tavsiflanadi. Eng yaxshi holatda, sharmandali parallel muammolar deb ataladigan narsa, yadro soniga yaqin tezlikni oshiruvchi omillarni amalga oshirishi mumkin, yoki agar muammo har bir yadro keshiga mos keladigan darajada bo'linib ketgan bo'lsa, juda sekinroq asosiy tizim xotirasidan foydalanishni oldini olish . Dasturchilar barcha muammolarni qayta ko'rib chiqishda taqiqlangan miqdordagi kuch sarflamasalar, aksariyat dasturlar shunchalik tezlashtirilmaydi.

Dasturiy ta'minotni parallellashtirish tadqiqotning doimiy davom etadigan mavzusidir. Ko'p protsessorli dasturlarning birlashtirilishi tarmoq arxitekturasini loyihalashda moslashuvchanlikni ta'minlaydi. Parallel modellar ichida moslashuvchanlik ushbu protokollardan foydalanadigan tizimlarning qo'shimcha xususiyati hisoblanadi.

Kompyuter arxitekturasida multithreading - bu markaziy protsessor (protsessor) (yoki ko'p yadroli protsessordagi bitta yadro) ning bir vaqtning o'zida operatsion tizim tomonidan qo'llab-quvvatlanadigan bir nechta ijro etilishini ta'minlash qobiliyati. Ushbu yondashuv ko'p ishlov berishdan farq qiladi. Ko'p ishlangan dasturda iplar bitta yoki bir nechta yadrolarning resurslarini baham ko'radi, ular tarkibiga hisoblash birliklari, protsessor keshlari va tarjima ko'rinishidagi bufer (TLB) kiradi.

Ko'p ishlov berish tizimlari bir yoki bir nechta yadrolarda bir nechta to'liq ishlov berish birliklarini o'z ichiga oladigan bo'lsa, ko'p ishlov berish iplar darajasidagi parallellik va buyruqlar darajasidagi parallellik yordamida bitta yadrodan foydalanishni oshirishga qaratilgan. Ikkala texnika bir-birini to'ldirganligi sababli, ular deyarli barcha zamonaviy tizimlar arxitekturalarida bir nechta ko'p qirrali protsessorlar va ko'p yadroli yadroli protsessorlar bilan birlashtirilgan.

Dasturlashning eng past darajasida bajariladigan kod individual protsessor tomonidan qo'llab-quvvatlanadigan mashina tili ko'rsatmalaridan iborat - odatda markaziy protsessor (CPU) yoki grafik protsessor (GPU). Mashina tili kompyuterning holatini oldingi holatidan o'zgartiradigan protsessor ko'rsatmalarini bildiruvchi ikkilik qiymatlar guruhlaridan iborat. Masalan, ko'rsatma kompyuterdagi ma'lum bir saqlash joyida saqlanadigan qiymatni o'zgartirishi mumkin - bu foydalanuvchi bevosita kuzatib bo'lmaydigan ta'sir. Ko'rsatma, shuningdek, kirish yoki chiqarish bo'yicha ko'plab operatsiyalardan birini bajarishi mumkin, masalan, ba'zi bir matnlarni kompyuter ekranida aks ettirish; foydalanuvchiga ko'rinadigan holat o'zgarishini keltirib chiqaradi. Protsessor ko'rsatmalarni berilgan tartibda bajaradi, agar boshqa buyruqqa "o'tish" ko'rsatmasi berilmasa yoki operatsion tizim tomonidan to'xtatilsa. 2015 yilga kelib, aksariyat shaxsiy kompyuterlar, smartfonlar qurilmalari va serverlarida bir nechta ijro etuvchi birliklari bo'lgan protsessorlar mavjud yoki bir nechta protsessorlar birgalikda hisoblashni amalga oshirmoqdalar va hisoblashlar o'tmishdagiga qaraganda ancha faollashib bormoqda.

Dasturiy ta'minotning aksariyati yuqori darajadagi dasturlash tillarida yozilgan. Ular dasturchilar uchun osonroq va samaraliroq, chunki ular mashina tillariga qaraganda tabiiy tillarga yaqinroq. Yuqori darajadagi tillar kompilyator yoki tarjimon yoki ikkalasining kombinatsiyasi yordamida mashina tiliga tarjima qilinadi. Dasturiy ta'minot, shuningdek, kompyuterning kompyuter tilidagi ko'rsatmalariga kuchli mos keladigan va assambleyer yordamida mashina tiliga tarjima qilingan, past darajadagi yig'ilish tilida yozilishi mumkin.

Multidasturlash – bu hisoblash jarayonning tashkil qilish usuli bo‘lib, bitta protsessorda navbat bilan bir nechta dastur bajariladi. Bitta dastur kiritish/chiqarishni amalga oshirguncha keyingi dasturlarni oldingi ketma-ket bajarilishdagi kabi (bir dasturli rejim) protsessor to‘xtab turmaydi, balki boshqa dasturni bajaradi (ko‘p dasturli rejim). Bunda har bir dastur operativ xotiradagi bo‘lim deb ataluvchi o‘z qismiga yuklanadi. Boshqa yangilik – buferlash (spooling) deb ataladi. Buferlash u vaqtda hisoblash jarayonini tashkil etish usullaridan biri bo‘lib, unga mos ravishda topshiriq perfokartadan diskga hisoblash markazida paydo bo‘lish tartibida yoziladi, keyin esa navbatdagi topshiriq tugallanishi bilan, yangi topshiriq diskdan bo‘shagan bo‘limga yuklanadi. Paketli ishlov berishni multidasturlashli amalga oshirish bilan birga, OTlarning yangi turi – vaqtni taqsimlash tizimlari yuzaga keldi. Vaqtni taqsimlash tizimlarida qo‘llaniladigan multidasturlash varianti, har bir foydalanuvchi uchun hisoblash mashinasidan yagona foydalanish tasavvurini hosil qilishga imkon beradi. Multidasturlashni yuzaga kelishi hisoblash tizimi tuzilishiga chuqur o‘zgartirishlar kiritishni talab qiladi. Bunda asosiy rolni apparat tomonidan qo‘llanish o‘ynaydi, uning asosiy xususiyatlari quyida keltirilgan: Multidasturlashning xususiyatlari Himoya mexanizmini amalga oshirish. Dasturlar mustaqil ravishda resurslarni taqsimlash imkoniga ega bo‘lishi kerak emas, bu imtiyozli va imtiyozsiz buyruqlarni keltirib chiqardi. Imtiyozli buyruqlar OT tomonidan bajariladi. Uzilishlar mavjudligi. Tashqi uzilishlar OT ni asinxron hodisa, masalan kiritish/chiqarish operatsiyasi tugallanganligi haqida ogoxlantiradi. Ichki uzilish, OT aralashuvi zarur bo‘lganda yuz beradi, masalan himoyani buzishga bo‘lgan harakat.

Multidasturli, ko‘p foydalanuvchili UNIX operatsion tizimi Intel bo‘lmagan kompyuterlar muhitida ustunlik qila boshladi, ayniqsa yuqori unumdorlikka ega bo‘lgan RISC-protsessorlar uchun. Tarmoq OTlarida, foydalanuvchi tarmoqda boshqa kompyuterlar mavjudligi haqida bilishlari va boshqa kompyuterga uning resurslaridan, asosan fayllaridan foydalanish uchun boshqa kompyuterga mantiqan kirishlari kerak edi. Tarmoqdagi har bir mashina, kompyuterning avtonom operatsion tizimidan tarmoqda ishlashga imkon beradigan qo‘shimcha vositalarga ega bo‘lgan lokal operatsion tizimi vazifasini bajaradi. Tarmoq operatsion tizimi, bir protsessorli kompyuter operatsion tizimidan asosli farq qilmaydi. Ularning tarkibida, albatta, tarmoq interfeysini qo‘llovchi (tarmoq adapteri drayveri) va shu bilan birga tarmoqdagi boshqa kompyuterlarga masofadagi kirish vositalari va masofadagi fayllarga murojaat vositalari mavjuddir, ammo bu qo‘shimchalar operatsion tizimni tuzilishini tubdan o‘zgartirmaydi.

Hisoblash tizimlarini rivojlanishi bosqichlarini ko‘rib chiqib, biz rivojlanish jarayonida klassik OT lar bajargan 6 ta asosiy funksiyalarni ajratishimiz mumkin:
 vazifalarni (yoki topshiriq) rejalashtirish va protsessordan foydalanish;
 dasturlarni kommunikatsiya va sinxronizatsiya vositalari bilan ta’minlash;
 xotirani boshqarish;
 fayl tizimini boshqarish;
 kiritish/chiqarishni boshqarish;
 xavfsizlikni ta’minlash.

Xulosa
Umuman olganda, biz kompyuterlarni kompyuterlarni talab qiladigan, undan foyda ko'radigan yoki yaratadigan har qanday maqsadga yo'naltirilgan faoliyatni anglatishi mumkin. Shunday qilib, hisoblash texnikasi keng maqsadlar uchun apparat va dasturiy ta'minot tizimlarini loyihalashtirish va qurishni o'z ichiga oladi; har xil turdagi ma'lumotlarni qayta ishlash, tuzish va boshqarish; kompyuterlardan foydalangan holda ilmiy tadqiqotlar o'tkazish; kompyuter tizimlarini aqlli tutishini ta'minlash; aloqa va ko'ngil ochish vositalarini yaratish va ulardan foydalanish; har qanday aniq maqsadga muvofiq ma'lumotlarni topish va to'plash va boshqalar. Ro'yxat deyarli cheksiz va imkoniyatlar juda katta.