Фрэнк Солтис - Основы AS/400

Поле активности, включающее по одному биту на каждый процессор в системе и указывающее процессор, на котором данная задача в настоящий момент активна. Может быть установлен максимум один бит, если задача выполняется. В противном случае, все биты сброшены.

Поле сродства содержит по одному биту на каждый процессор в системе и указывает процессор, на котором данная задача исполнялась в последний раз.

Помимо только что описанной поддержки многопроцессорных систем, AS/400 может иметь множественные TDQ. Данный механизм был включен в оригинальную System/38, чтобы обеспечить диспетчеризацию нескольких очередей, но не использовался там для этой цели. Если число процессоров возрастет настолько, что одиночная TDQ станет тормозить работу системы, то диспетчеризацию можно будет осуществлять с помощью нескольких TDQ.

Современные n-канальные процессоры используют модель SMP с разделяемой памятью, в которой все процессоры работают с одной и той же памятью. В главе 12 мы рассмотрим другие модели SMP, которые найдут применение в будущих системах AS/ 400. Все они поддерживаются существующей структурой задач.

Давайте, хотя бы кратко, затронем системы асимметричного мультипроцессирова-ния (ASMP). В системе ASMP части одной или даже разных ОС выполняются на выделенных процессорах. Структура задач AS/400 поддерживает и такую модель мультипроцессирования. Один из ранних проектов System/38 предусматривал несколько процессоров, каждый из которых выполнял часть ОС ниже MI. Идея состояла в том, чтобы выделить один процессор для СУБД, другой для управления памятью и т. д. В данном проекте ASMP использовалась та же структура задач для обмена сообщениями между процессорами и распределения работ. В точности такая модель мультипроцессирования никогда не использовалась в System/38. Однако в AS/400 была введена некая разновидность модели ASMP.

В главе 10 мы рассмотрим структуру ввода-вывода AS/400, которая существенно изменилась по сравнению с System/38. AS/400 использует множество процессоров для исполнения разных функций ввода-вывода. Большая система может иметь сотни таких процессоров. Мы увидим, что каждый из этих процессоров имеет собственную ОС. Хотя большинство из таких ОС разработаны специально для поддержки функций ввода-вывода, некоторые из них все же более универсальны. Такая архитектура позволяет другим ОС и написанным для них приложениям исполняться «под крышей» AS/400. Таким образом, к AS/400 возможно подключать множество таких машин-приложений в дополнение к основным процессорам.

В предыдущих разделах мы рассмотрели более понятную, но упрощенную модель диспетчеризации задач в AS/400. Со времен первой System/38 в структуру задач было внесено множество изменений для удовлетворения требований различных приложений и структур системы. Например, мы предполагали, что когда-нибудь системе понадобится динамически настраивать приоритет задачи во время исполнения. Предположим, что задача не получает достаточного для ее решения процессорного времени, или заблокировала некоторый системный ресурс, которого ожидает задача с большим приоритетом. Если бы система могла временно повышать и понижать приоритеты подобных задач, то можно было бы найти выход из только что описанных ситуаций. Такая возможность была добавлена в System/38 и ранние AS/400.

С появлением многопроцессорных конфигураций, и особенно в связи с нашим намерением использовать большее количество процессоров в конфигурациях SMP, было решено, что нужна более гибкая настройка приоритета задач. Группа исследователей в подразделении IBM Research в Нью-Йорке работала над механизмом, который они назвали планировщик с оценкой задержки (delay-cost scheduler). Специалисты из Рочестера подключились к этому проекту и вместе с IBM Research создали версию этого планировщика, которая теперь используется в SLIC на всех RISC-системах AS/400. Применяемые в планировщике алгоритмы, пожалуй, слишком сложны для этой книги. Но они вполне позволяют выполнять задачи вне порядка их приоритетов, если производительность системы при этом возрастает. В результате, загрузка RISC-процессоров становится более эффективной, особенно, в n-канальных конфигурациях.

Теперь, когда мы закончили рассмотрение самого низкого уровня диспетчеризации задач AS/400, можно перейти к рассмотрению этой функции на более высоких уровнях.

Процесс в MI — это системный объект, называемый пространством управления процессом. Обратите внимание, что эквивалентного объекта OS/400 нет. (Мы еще поговорим об этом в разделах, посвященных управлению работами). Задача процесса в MI — связать воедино ресурсы, необходимые для исполнения, или, точнее, вызова программы. Программы разделяемы, поэтому одна программа может исполняться несколькими пользователями. Конечно, данные, используемые программой, для всех пользователей будут разными. Так как программе необходимо некоторое место для временного хранения используемых переменных, то для каждого ее вызова нужно выделить рабочую область. Ответственность за это лежит на процессе MI.

Прежде чем займемся собственно структурой процесса, необходимо разобраться с типами памяти, задействованными исполняющейся программой. На исполнение программы сильно влияют компилятор и ЯВУ. Особенно важно то, как компилятор размещает и адресует переменные, используемые в программе. Часто ЯВУ имеет некоторую форму оператора объявления, позволяющего задать тип переменной и место, где компилятор должен ее разместить.

Чтобы понять, какие варианты размещения переменных должен поддерживать процесс, необходимо рассмотреть три отдельные области, используемые для размещения данных современными ЯВУ, а именно:

Статическая область памяти. Данный тип памяти компилятор использует для размещения глобальных переменных и констант программы. Переменные называются глобальными, так как эта область памяти доступна любой части программы (на некоторых системах сама область называется областью глобальных данных).

Автоматический стек. Эта область памяти используется для размещения локальных переменных. При выполнении в программе процедуры вызова, переменные должны быть где-то сохранены, чтобы их можно было восстановить после возврата. Переменные называются локальными, так как имеют смысл только в процедуре, исполняющей вызов. Вызовы могут быть вложенными, то есть одна процедура может вызвать другую, та — третью и т. д. Соответственно, область для сохранения переменных должна автоматически расти и сокращаться при вызовах и возвратах. В качестве такой области автоматического хранилища используется стек. Стек состоит из двух компонентов: непрерывного блока памяти, содержащей данные, и указателя стека, определяющего положение вершины стека в памяти. Дно стека располагается по фиксированному адресу. При вызове программы адрес указателя стека увеличивается, чтобы предоставить достаточно места для локальных переменных; а при выполнении возврата — уменьшается на соответствующую величину. Таким образом, размер стека растет и сокращается динамически. В некоторых системах эту память называют динамической.