Введение к работе
Дктуальяосгь проблемы. При разработке новой суперЭВМ миллиардной производительности возникает необходимость комплексного решения целого ряда проблем, относящихся к разным направлениям научно-технического развития. В число таких проблем' входит разработка методов программирования и создание программного обеспечения для высокопроизводительной ЭВМ. Современные тенденции развития програымкого обеспечения делают актуальной проблему создания методики организации программных систем, основанных на принципах- параллельной обработки, в рамках операционной системы супер-ЭВМ.
На базе модульных конвейерных процессоров ( МКП ) строятся разные модификации вычислительной суперсистемы "Эльбрус 3-1", относящейся к классу универсальных многопроцессорных векторно-конвейерных супер-ЭВМ. Многомашинные конфигурации суперсистемы могут в качестве фронт -ЗИЛ включать в себя ВК "Эльбрус 1-КБ", графические станции "Веста" и другие ЭВМ.
Области использования супер-ЭВМ могут быть достаточно широкими - физика, медицина, метеорология и т.д. Применение ВС "Эльбрус 3-1", как и любой другой супер-ЭВМ в центрах коллективного пользования, предполагает разнообразный доступ в разных режимах к ее ресурсам значительного числа удаленных и локальных пользователей, организацию взаимодействия удаленных супер-ЭВМ между собой и с ЭВМ других типов.
Таким образом, актуальность и важное значение при - 1 -
создании общего системного программного обеспечения, позволяющего эффективно и надежно использовать предоставляемые ВС "Эльбрус 3-1" вычислительные мощности, приобретает задача разработки средств организации локальной и удаленной обработки в составе операционной системы МКП. При этом архитектурные особенности ВС "Эльбрус 3-1", такие как многопроцессорность, наличие двухуровневой оперативной памяти, возможность совмещения скалярной и векторной обработки, подразумевают необходимость решения помимо общих ряда новых проблем, относящихся к структурной организации и функционированию средств обеспечения локальной и удаленной обработки на МКП.
Постановка задачи. Решение задачи организации средств локальной и удаленной обработки в составе операционной системы МКП потребовало проведения исследования и решения следующих проблем:
разработка архитектуры взаимодействия ЭВМ в разнородном вычислительном комплексе, обеспечивающей эффективную реализацию связей модульной конвейерной системы ( МКС ) на базе МКП с фронт-ЭВМ различного типа, допускающей множественность соединений, множественность фронт -ЭВМ, множественность МКП в МКС, множественность услуг (количественно и по типам), а также двустороннюю активность, и удовлетворяющей требованию открытости по разным аспектам;
выбор и разработка межуровневых интерфейсов и конкретных уровневых протоколов взаимодействия МКП -фронт-ЭВМ, предоставляющих удаленным пользователям на
- г -
прикладном уровне следующие основные услуги: прием/передача файлов; прием заданий в ШШ; передача выводных файлов из ШШ; диалоговое обслуживание в, ШШ;
выбор архитектуры подсистемы пакетной обработки в ОС ШШ, обеспечивающей независимость функционирования от источника пакетного задания, эффективную и надежную организацию пользователем хода выполнения своего задания, в том числе использования им ресурсов МКП, решение проблемы пропуска (планирования) пакетных заданий с учетом предъявляемых требований со стороны пользователей и администрации, управление областями ввода/вывода в архиве;
выбор структуры пакетного задания, типов объектов и атрибутов;
выбор архитектуры подсистемы разделения времени;
совмещение режимов использования ШШ (в режиме пакетной обработки.и разделения времени) для локальных и удаленных пользователей;
обеспечение инвариантности подсистемы удаленного доступа, подсистемы пакетной обработки и подсистемы разделения времени в ОС >ЖП относительно возможной комплектации периферийных устройств МКП (внешней памяти, локальных или удаленных терминалов, фронт-ЭВМ);
обеспечение надежного функционирования средств организации локального и удаленного доступа в составе ОС ШШ. При этом проблему необходимо было исследовать с двух сторон:
1) с точки зрения разработки общих для всех подсистем методов повышения надежности и дать классификацию сбоев, отказов, ошибок;
2) с точки зрения разработки частных для всех подсистем методов повышения надежности;
- организация сбора статистической информации и веде
ния журнала статистики, протоколирования работы ОС, уче
та и регистрации пользователей и используемых ими ресур
сов (бюджетная система).
Цели диссертационной работы. Основными целями диссертационной работы являются:
исследование и разработка принципов организации локальной и удаленной обработки в пакетном режиме и режиме разделения времени (диалогового обслуживания) в ОС МКП;
обобщение и унификация структуры подсистем в ОС МКП, использующих асинхронные мониторы и драйверы ОС -подсистем динамического управления, и выбор и реализация методики их структурной организации.
разработка и реализация на основе предложенной методики конкретных подсистем динамического управления, охватывающих своими функциональными возможностями перечисленные выше задачи.
Метода исследования и разработки. В диссертационной работе использованы общие критерии проектирования и принципы построения операционных систем, методы структурного, параллельного и модульного программирования, методы системного программирования. В частности, в основу методики структурной организации подсистем динамического управления положен ряд подходов: внутренний структурный анализ, сравнение моделей поведения, группировка с точки зрения функционального подобия. Разработка сете-
вой архитектуры подсистемы удаленного доступа основывалась на концепции коммутации пакетов и на общих принципах построения информационно-вычислительных сетей.
Научная новизна. Научной новизной обладают:
-
Методика структурной организации подсистем динамического управления, использующих асинхронные мониторы и драйверы.
-
Предложенная архитектура взаимодействия супер-ЭВМ на базе МКП с фронт-ЭВМ в разнородном многомашинном комплексе.
-
Разработанные межуровневые интерфейсы и конкретные сетевые протоколы (канального, транспортно-сеансового и прикладного уровней) взаимодействия супер-ЭВМ на базе МКП с фронт-ЭВМ.
-
Механизм эффективного управления потоками пакетов между МКП и фронт-ЭВМ, использующий двухуровневую оперативную память и возможности векторной обработки.
-
Предложенный способ управления областями ввода и вывода в подсистеме пакетной обработки.
Практическая ценность. Результаты диссертационной работы были положены з основу практической реализации средств локальной и удаленной обработки в пакетном режиме и режиме разделения времени в составе операционной системы МКП. В частности, подсистема удаленного доступа в ОС МКП, подсистема пакетной обработки в ОС МКП и подсистема разделения времени успешно прошли предварительные испытания в составе общего системного программного
обепечения МКП в 1991 г. и внедрены в двух организациях. Общий объем программ на автокоде ЫКП превышает 15000 строк.
Апробация. Основные результаты диссертационной работы докладывались на конференции молодых специалистов и членов НТОРЭС им. А. С. Попова (Москва, ИТМ И ВТ АН СССР, 1989), Всесоюзном семинаре "Проектирование и создание многомашинных и многопроцессорных систем реального времени" (Москва, 1990), семинаре "Системное программное обеспечение ВК "Эльбрус 1-КБ" и перспективы его (обеспечения) развития" (Калининград, 1991).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Работа изложена на 138 страницах машинописного текста Список литературы включает 46 названий.
