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Studiengang Informatik FHDW

Vorlesung: Betriebssysteme III 1. Quartal 2004. Studiengang Informatik FHDW. Hardware-Konzepte. Hardware-Konfigurationen Klassifikation von Rechnerarchitekturen nach Flynn (1972) SISD – Single Instruction Stream, Single Data Stream alle Einprozessor-Maschinen (PC, Mainframe etc.)

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Presentation Transcript

  1. Vorlesung: Betriebssysteme III 1. Quartal 2004 Studiengang Informatik FHDW

  2. Hardware-Konzepte • Hardware-Konfigurationen • Klassifikation von Rechnerarchitekturen nach Flynn (1972) • SISD – Single Instruction Stream, Single Data Stream • alle Einprozessor-Maschinen (PC, Mainframe etc.) • SIMD – Single Instruction Stream, Multiple Data Streams • Hochleistungsrechner: Vektorprozessor (z.B. für effiziente Matrixoperationen) • MISD – Multiple Instruction Streams, Single Data Stream • kein Rechner dieses Typs bekannt • MIMD – Multiple Instruction Streams, Multiple Data Streams • parallele und Verteilte Systeme mit unabhängigen Prozessoren • Verteilte Systeme sind im Bereich MIMD angesiedelt

  3. Hardware-Konzepte • Taxonomie von MIMD-Systemen

  4. Hardware-Konzepte • Multiprozessoren • Gemeinsamer Speicher • alle Prozessoren können auf Speicher zugreifen • Speicher ist kohärent • geschriebene Daten sind unmittelbar sichtbar • Bus-basierte Systeme • Zugriff auf Speicher über Bus (sinnvolle Anzahl der CPUs begrenzt) • Leistungsverbesserung durch lokale Caches • Konsistenz durch Techniken wie „Bus-Snooping“

  5. Hardware-Konzepte • Multiprozessoren • Verbindungs-basierte Systeme • Bus-basierte Systeme nicht für mehr als 64 CPUs geeignetCross-Bar-Switch

  6. Hardware-Konzepte • Multiprozessoren • Verbindungs-basierte Systeme • Omega switching network langsamer Speicherzugriff Lösungsalternativen: hierarchische Systeme (NUMA = Non uniform memory access)

  7. Hardware-Konzepte • Multicomputer • Jede CPU hat privaten Speicher • Bus-basierte Multicomputer • Workstations in a LAN • schnelles Kommunikationsnetzwerk zwischen Prozessoren • jeder Prozessor kann mit jedem anderen direkt kommunizieren

  8. Hardware-Konzepte • Multicomputer • Verbindungs-basierte Multicomputer • Beispiele für verschiedene Topologien: • Jede CPU ist (nur) mit einer Reihe weiterer CPUs verbunden und kann nur mit diesen direkt kommunizieren

  9. Hardware-Konzepte • Multicomputer • Rechner in einem großen Netzwerk? • Bus-basiert: jeder Prozessor ist mit jedem anderen konzeptionell verbunden? • Verbindungs-basiert: keine direkte Verbindung zu den meisten • Prozessoren (Weiterleitung von Nachrichten durch Zwischenknoten) • Einordnung Frage der Betrachtungsweise?

  10. Hardware-Konzepte

  11. ENDE Fragen?

  12. Gliederung • Tannenbaum, Andrew, Moderne Betriebssysteme • M. Weber, Foliensatz Universität Ulm • Microsoft Whitepapers

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