基于并行计算机架构的OS模型探析

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1、摘要：随着计算机技术的不断发展和进步，计算机架构也相应的取得了快速的发展。并行计算机以数据交换网络为架构的屮心，是一种新型的计算机架构。文章主要介绍了一种基于并行计算机架构的OS模型，其中主要包括并行计算机架构模式、并行计算机OS模型、并行计算机OS的QOS模型筹几个方血。并行计算机的性能优越，数据计算和数据处理能力强大,在国民经济社会实践中具有广泛的运用空间，值得进一步推广与运用。中国论文网关键词：并行计算机架构；OS模型；QOS模型中图分类号：TP393.02文献标识码：A文章编号：1007-9599(2012)17-0000-021引言

2、并行计算机是随着计算机技术的发展和进步演进而来的一种计算机，主耍是为了解决同时使用多种计算机资源解决计算的问题，其主要H的是为了解决大型而复杂的计算问题。一般來说，并行计算机主要包括一台并行处理计算机，一个与网络相连的计算机专有编号，或者将二者结合起来使用。利川并行计算机，可以解决复杂的计算问题，节约成木，克服单个计算机存储器的限制。因此，针对未来实时多媒体的运川，开发设计出了并行计算机。并行计算机消除了总线结构，解决了集中式控制带來的问题。并且，其系统可以进一步优化升级,具有传统计算机不可比拟的优越性。目前，在银行、超市、电力部门等，为了使

3、操作方便可靠，达到最佳的性能，设计不同的体系结构需要与之相匹配的不同操作系统。所以，设计出—•种新型的操作系统，并运用于并行计算机这个新型体系结构是十分必要的。文章主要针对并行计算机的结构特点，提出了一种操作系统模型，该模型具有多核心、抽象设备具冇独立工作、并且可以提供QOS服务的特点。此外，文章还分析了设计模型过程中遇到的相关问题。2并行计算机架构模式随着计算机技术的发展和进步，并行计算机成为人们设计计算机操作模型的热点技术。在并行计算机中，整个系统的架构中心为高速交换网络，各个部件是在这个中心完成数据交换和设备控制的。在通讯方式上，并行计

4、算机运用客户/服务器交互模式进行，这就使得设备对象来处理人部分设备管理任务，而不是屮央处理器，减轻了屮央处理器的任务。此外，并行计算机述对各设备的功能进行了划分，为每个硬件对彖划分了处理单元和抽彖设备，并且是互不相同的，这样就减少了部件之间的通讯量。此外，山于交换网络的高带宽能够支持多路并发通讯，在设备和屮央处理器之间可以实现信息的同时传递，促进了各个部件高速的并行运作，从而消除了传统计算机通讯的障碍。值得一提的是，这种通讯模式不仅使得系统的整体性能得到了提高，还能够支持现代微内核等操作系统模型。3并行计算机0S模型传统的计算机操作模型无法满

5、足并行计算机的要求，因此，为了使得并行计算机的硬件性能得到充分的发挥，我们有必要提出并行计算机操作系统模型。3.1并行计算机0S的体系架构在并行计算机的交换网络中，每个节点只能进行处理和存储。不同的设备节点主要完成对设备的控制和存储器管理等功能，然而计算机的计算工作主要靠主机来完成，这就需要不同的设备为主机提供服务，我们可以将不同设备节点的管理程序视为设备操作系统。所以，根据并行计算机和分布式架构模型的联系与区别,提出了--种适用于并行计算机的操作系统。我们称该模型为基于并行计算机架构的多内核0S模型。在该操作系统屮，主要有主机对象和抽象设备

6、对象两个构成部分。主机对象的底层是主内核，在主内核的上而就是1/0设备对象接口，再往上血就是系统服务层，到故上曲一层是应用程序。这种机构具有以下优点：该结构能够使并行计算机和单机操作系统相互之间保持良好的兼容性，能够让用八感觉应用程序是透明的，不川去考虑多个计算并行工作。该模型的设备对象具令独立的操作系统，具有很强的自治性，设备对彖不仅具有和传统驱动程序类似的功能，还具有很多新型的特征，比如支持多用八并发访问，支持QOS等。3.2与OS模型相关的抽象设备在并行计算机中，设备对象又常常被称为抽彖设备对象，抽象设备也具有继承性、封装性和多态性的特

7、征。不过，抽象设备的性能与智能I/O还是有差别的，智能I/O设备和抽象设备都是通过交互接口，从而使得设备的智能功能得以实现。但是，智能I/O只拥有设备控制级的调用级别，并采用存储映射的通讯方式，在灵活性和复杂性方而，智能I/O比不上抽象设备。在并行计算机的设计过程中，该操作系统模型的抽象设备主要包括以下一•些：磁盘、终端输入设备、网络设备、咅频处理设备、视频处理设备。3.3主机OS与抽彖设备的交互方式在组成部件上，并行计算机主耍包括抽彖设备和一组处理单元，这些组成部件通过他们之间的通讯与协作，从而用最快的速度完成大规模的计算任务。所以，处理单

8、元和抽象设备的通信与协作机制是整个并行计算机最重要的组成部分。要发展整个并行计算机的体系结构,关键是提高计算节点性能，改进节点间的通信技术。要实现主机操作系统与抽彖