http://aptem.net.ru/nets/platform/contents.htm

Аппаратно-программные платформы корпоративных информационных систем

 

1. Проблемы выбора аппаратно-программной платформы, соответствующей потребностям прикладной области

2. Классификация компьютеров по областям применения

• Персональные компьютеры и рабочие станции

• Серверы

• Мейнфреймы

• Кластерные архитектуры

Методы оценки производительности

• Общие замечания

• MIPS

• MFLOPS

• Тесты SPEC

• Тесты TPC

• Тесты AIM

Основы конфигурирования сетевых файловых систем (на примере NFS)

• Введение

  • Распределенные файловые системы

  • Общие свойства распределенных файловых систем

    • Вопросы разработки

  • Сетевая файловая система NFS

    • Взгляд со стороны пользователя

    • Цели разработки

    • Компоненты NFS

    • Отсутствие сохранения состояния

• Общие сведения о работе и нагрузке NFS

  • Операции с атрибутами

  • Операции с данными

  • Сравнение приложений с разными наборами операций NFS

  • Характер рабочей нагрузки NFS

    • "Полностью активные" клиенты

    • Типовой пример использования NFS

  • NFS и клиентские ПК

    • Операционные системы реальной памяти

    • Более мелкие файлы

    • Менее требовательные клиенты

• Клиент NFS

  • Взаимодействие с системой виртуальной памяти

  • Файловая система с репликацией данных (CFS)

• Конфигурирование NFS-сервера

  • Исходные предпосылки

  • Конфигурация сети (локальной и глобальной)

    • Сетевая среда, определяемая профилем приложения

    • Использование высокоскоростных сетей для предотвращения перегрузки

    • NFS и глобальные сети

    • Выбор типа сети и количества клиентов

  • Потребление процессорных ресурсов

  • Конфигурации дисковой подсистемы и балансировка нагрузки

    • Организация последовательного доступа в NFS с интенсивным использованием данных

    • Организация произвольного доступа в NFS с интенсивными запросами атрибутов

    • Распределение нагрузки по доступу к дискам с помощью программного обеспечения типа Online:DiskSuit

    • Использование оптимальных зон диска

    • Заключительные рекомендации по конфигурированию дисков

  • Нестандартные требования к памяти

  • PrestoServe/NVSIMM

  • Обеспечение резервного копирования и устойчивости к неисправностям

• Предварительная оценка рабочей нагрузки

  • Измерение существующих систем

  • Оценка нагрузки в отсутствие системы

    • Оценка среды с интенсивным использованием данных

    • Оценка среды с интенсивным использованием атрибутов

Технические характеристики аппаратных платформ

• Процессоры

  • Основные архитектурные понятия

    • Архитектура системы команд. Классификация процессоров (CISC и RISC)

    • Методы адресации и типы данных

  • Конвейерная организация

    • Простейшая организация конвейера и оценка его производительности

    • Структурные конфликты и способы их минимизации

    • Конфликты по данным, остановы конвейера и реализация механизма обходов

    • Сокращение потерь на выполнение команд перехода и минимизация конфликтов по управлению

    • Проблемы реализации точного прерывания в конвейере

    • Обработка многотактных операций и механизмы обходов в длинных конвейерах

  • Конвейерная и суперскалярная обработка

    • Параллелизм на уровне выполнения команд, планирование загрузки конвейера и методика разворачивания циклов

    • Устранение зависимостей по данным и механизмы динамического планирования

    • Аппаратное прогнозирование направления переходов и снижение потерь на организацию переходов

    • Одновременная выдача нескольких команд для выполнения и динамическое планирование

    • Архитектура машин с длинным командным словом

    • Аппаратные средства поддержки большой степени распараллеливания

• Подсистема памяти

  • Введение

  • Организация кэш-памяти

  • Принципы организации основной памяти в современных компьютерах

    • Общие положения

    • Увеличение разрядности основной памяти

    • Память с расслоением

    • Использование специфических свойств динамических ЗУПВ

  • Виртуальная память и организация защиты памяти

    • Концепция виртуальной памяти

    • Страничная организация памяти

    • Сегментация памяти

• Симметричные мультипроцессорные архитектуры и проблема когерентности кэш-памяти

• Организация ввода/вывода

• Системные и локальные шины

• Устройства ввода/вывода

  • Основные типы устройств ввода/вывода

  • Магнитные и магнитооптические диски

  • Дисковые массивы и уровни RAID

  • Устройства архивирования информации

Сравнительные характеристики современных аппаратных платформ

• Процессоры с архитектурой 80x86 и Pentium

• Особенности процессоров с архитектурой SPARC компании Sun Microsystems

  • SuperSPARC

  • hyperSPARC

  • MicroSPARC-II

  • UltraSPARC

• Процессоры PA-RISC компании Hewlett-Packard

• Особенности архитектуры MIPS компании MIPS Technology

• Особенности архитектуры Alpha компании DEC

• Особенности архитектуры POWER компании IBM и PowerPC компаний Motorola, Apple и IBM

  • Архитектура POWER

  • Эволюция архитектуры POWER в направлении архитектуры PowerPC

Новые возможности операционных систем

• Эффективное использование легковесных процессов в симметричных мультипроцессорах

  • Контекст процесса

  • Ядерные нити

  • Пользовательские легковесные процессы

  • Пользовательские нити

  • Методология применения легковесных процессов

• Современные файловые системы

  • Ограничения традиционных файловых систем

  • Распространенные файловые системы

  • Файловые системы с журнализацией

Новые возможности операционных систем

В этой части курса будут рассмотрены некоторые вопросы, актуальные в операционных системах современных аппаратных платформ. Мы обсудим проблемы, связанные с эффективным использованием симметричных мультипроцессорных архитектур, а также состояние и перспективы развития систем управления файлами во внешней памяти.

Эффективное использование легковесных процессов в симметричных мультипроцессорах

Поддерживаемые в современных операционных системах (в частности, в ОС UNIX) понятия нити (thread), потока управления, или легковесного процесса на самом деле появились и получили реализацию около 30 лет тому назад. Наиболее известной операционной системой, ориентированной на поддержку множественных процессов, которые работают в общем адресном пространстве и с общими прочими ресурсами, была легендарная ОС Multics. Эта операционная система заслуживает длительного отдельного обсуждения, но, естественно не в данном курсе. Мы рассмотрим (в общих чертах) особенности легковесных процессов в современных вариантах операционной системы UNIX. По всей видимости, все или почти все содержимое этого раздела можно легко отнести к любой операционной системе, поддерживающей легковесные процессы. Несмотря на различия в терминологии, в различных реализациях легковесных процессов выделяются три класса. Но прежде, чем перейти к рассмотрению этих классов, обсудим общую природу процесса в ОС UNIX.