Разработка и исследование метода управления двухуровневой памятью вычислительной системы на основе мультипроцессности

• Автор: Свердлов, Сергей Семенович
• Шифр специальности: 05.13.13, 05.13.11.
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 159 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .

ГЛАВА I. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПО УПРАВЛЕНИЮ ДВУХУРОВНЕВОЙ

ПАМЯТЬЮ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ц

1.1. Общее состояние вопроса . ц

1.2. Алгоритмы замещения

1.3. Поведение программ и сравнительный анализ алгоритмов замещения

1.4. Двухуровневая память в системах управления базами данных

1.5. Методы улучшения поведения программ

1.6. Проблема совмещения вычислений и обменов .

Выводы.
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА И РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДА УПРАВЛЕНИЯ ДВУХУРОВНЕВОЙ ПАМЯТЬЮ НА ОСНОВЕ МУЛЬТИПРОЦЕССНОСТИ
2.1. Квазипараллельная организация вычислительного процесса и управление обменами
2.2. Мультипроцессный монитор .
2.3. Система управления обменами
2.4. Совмещение вычислений и обменов в мультипроцессной
системе .
Выводы.
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХУРОВНЕВОЙ ПАМЯТЬЮ В МУЛЬТИПРОЦЕССНОЙ СИСТЕМЕ.
3.1. Эффективность мультипроцессной системы для модели независимых обращений к внешней памяти .
3.2. Об оптимальной настройке мультипроцессности
3.3. Оценка качества функционирования реальных
систем обработки данных дб
Выводы
ГЛАВА 4. ПРИМЕНЕНИЕ МУЛЬТИПРОЦЕССНОСТИ В ЗАДАЧАХ ОБРАБОТКИ ДАННЫХЮ
4.1. Ввод документов в базу данных
4.2. Поиск в многофайловой базе данных .НО
4.3. Задача расчета входиыости
4.4. Рекомендации по практическому квазипараллель
ному программированию задач обработки данных
4.5. Об аппаратной поддержке мультипроцессности
Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Приведены экспериментальные оценки выигрыша квазипараллельных алгоритмов обработки данных по сравнению с последовательными алгоритмами решения тех же задач по количеству проведенных обменов, степени совмещения вычислений и обменов в пределах задачи, а также по общему времени их решения. Приложение содержит краткое описание подсистемы декодирования документов, входящей в комплекс задач "Сбор и обработка квартальных заявок на перевозку внешнеторговых грузов", разработанной с применением мультипроцессного метода управления обменами. Общее состояние вопроса. В исследованиях по управлению двухуровневой памятью вычислительной системы обычно рассматривается оперативная (или основная) память и внешняя (или вспомогательная) память. Предполагается, что центральный процессор вычислительной системы имеет доступ только к оперативной памяти. Единицей хранения и перемещения информации между уровнями является блок, то есть последовательность ячеек памяти фиксированного размера. В процессе выполнения программы центральным процессором могут происходить обращения к блокам внешней памяти. При этом на оперативной памяти удерживается некоторое количество блоков внешней памяти, которые составляют, так называемое резидентное множество. Ситуация, когда программа обращается к блоку, отсутствующему в резидентном множестве, называется сбоем. В этом случае программа должна быть приостановлена, а требуемый блок должен быть перемещен в оперативную память. Память, организованная таким образом, часто называется виртуальной, так как каждая ссылка программы по логическому (или виртуальному) адресу требует его преобразования в физический адрес на оперативной памяти, где находится соответствующий блок. Однозначное соответствие между виртуальными и физическими адресами устанавливается с помощью специальных таблиц, причем для повышения скорости преобразования адресов оно часто реализуется аппаратно. Поэтому ситуация сбоя, вызывающая обмен между уровнями памяти, является крайне нежелательной. Следовательно, эффективное управление двухуровневой памятью должно обеспечивать небольшое количество сбоев в процессе выполнения программы. Система управления двухуровневой памятью должна реализовать, так называемую стратегию обменов. Стратегия обменов включает в себя алгоритм вызова, который определяет какие блоки и когда должны быть вызваны в оперативную память. Вызываемые блоки внешней памяти размещаются на буферах (или страницах) оперативной памяти. Поэтому входящий в стратегию обменов алгоритм размещения выбирает доступный буфер для очередного обмена. И, наконец, алгоритм замещения выбирает буфер, содержимое которого может быть удалено из оперативной памяти, чтобы освободить место для вызываемого блока. Наиболее распространенным алгоритмом вызова является вызов по требованию, то есть соответствующий блок вызывается в тот момент, когда программа к нему обратилась. Алгоритм размещения представляет для вызываемого блока любой доступный буфер, так как буфера считаются логически эквивалентными. Если же свободного буфера не оказывается, то вступает в действие алгоритм замещения. Алгоритм замещения является крайне важным элементом стратегии обменов. Он должен удерживать на оперативной памяти те блоки, которые нужны программе на текущем интервале времени, удаляя при этом те блоки, использование которых в ближайшем будущем маловероятно. Поэтому в исследованиях по управлению двухуровневой памятью задачам синтеза и анализа алгоритмов замещения уделяется большое внимание. Эффективность применения того или иного алгоритма управления памятью в большой степени зависит от поведения выполняемой программы. Дискретный параметр "І* 4,2,3,. Реально последовательности обращений программы к внешней памяти могут быть получены двумя способами. Во-первых, в процессе выполнения программы можно регистрировать ее ссылки, получая тем самым реальную трассу обращений к внешней памяти. Далее на записанных трассах можно оценивать качество различных алгоритмов замещения с помощью программ, моделирующих эти алгоритмы [^7,] Во вторых, последовательность обращений можно генерировать моделью поведения программы. I произошла на "Ь -ом такте выполнения программы.