Процессор Pentium содержит специаль­ные аппаратные средства, поддерживаю­щие SMP-системы. Феномен стандартных SMP-платформ состоит в том, что они широ­ко используются в качестве серверов сис­тем различного масштаба: для рабочих групп, отделов и даже предприятий. Для де­ловых приложений на основе ОС нового по­коления типа Windows NT (Microsoft), NetWare (Novell), UnixWare (Novell), Open Server/MPS (SCO) и других доступен боль­шой выбор высокопроизводительных SMP-платформ на основе Intel-архитектуры тра­диционных производителей.

Сегодня появилось новое поколение СМР-серверов приложений. Поэтому акту­альным является создание ОС со стандарт­ным интерфейсом, которые могут обеспе­чить требуемые рабочие характеристики и надежность. Основные характеристики по­добных ОС таковы: многозадачность, мно­гопотоковая архитектура (Multithreading), многопроцессорность и стандартизация.

Многозадачность.

Типичная ОС обес­печивает многозадачность, переходя между двумя (или несколькими) активными про­граммами, исполняя каждую из них на про­тяжении короткого периода времени. Если переход осуществляется быстро и доста­точно эффективно, для конечного пользова­теля многозадачность может означать спо­собность печатать электронные таблицы и в то же время работать с текстовым процес­сором, а для сетевого сервера — одновре­менно поддерживать множество соедине­ний и сервисов.

В некоторых простых ОС (например, Windows) контекстное переключение задач возлагается на сами программы, реализую­щие многозадачность без прерываний. Та­кие ОС не могут гарантировать, что какая-либо программа не монополизирует время процессора и не приведет к возникновению конфликтов с другими задачами, которые будут ждать неопределенно долго.

В современных ОС используется много­задачность с прерыванием исполнения за­дачи пользователя. Примерами таких ОС яв­ляются Windows NT, SCO Open Server/MPX, UnixWare 2.0.

Многопотоковая архитектура.

Если ОС может исполнять более одной последо­вательности инструкций в одной задаче, го­ворят, что она поддерживает многопотоко­вую (с многими нитями управления) архи­тектуру, эффективно реализующую про­граммным способом параллельную обра­ботку и максимизирующую использование единичного процессора.

Обычно каждой задаче приписывается определенная область адресного простран­ства, в которой начинается ее исполнение. Каждому потоку выделяются для исполне­ния ресурсы, как для процесса, но потоки в рамках одной задачи (или процесса) не раз­делены в адресном пространстве. Каждый поток может использовать данные и файлы других потоков, что облегчает ОС легкое и быстрое переключение потоков (малых про­цессов).

Примерами ОС, которые поддерживают многопотоковую архитектуру, являются Windows NT и UnixWare 2.0. До недавнего времени большинство традиционных UNIX-систем не поддерживали такую архитектуру;

сейчас эта технология начинает проникать в некоторые фирменные ОС на основе UNIX (например, SunSoft Solaris 2.4, HP-UX v.10).

Потоки могут запускаться и завершать­ся очень быстро, поскольку нет необходимо­сти заново создавать новую задачу и свя­занную с ней структуру ОС. Например, в серверах для обслуживания соединения с клиентом создается новый поток. Если не используется многопотоковая архитектура, приходится создавать совершенно новый процесс и настраиваться на новое адресное пространство, что ведет к большим наклад­ным расходам и снижает производитель­ность.

Важную роль в обеспечении многопото­ковости играют драйверы устройств. Если драйверы являются многопотоковыми, они могут использоваться любым процессором МП-системы. Это существенно улучшает производительность, особенно контролле­ров дисков.

Симметричные многопроцессорные SMP-системы

Симметричные многопроцессорные SMP-системымогут исполнять любую зада­чу или поток на любом свободном процессо­ре. SMP-системы не только более гибки и эффективны, но и более устойчивы к отказам отдельных процессоров. В ассимметричных системах при отказе процессора, выделен­ного под ОС, система немедленно полно­стью прекращает работу. В SMP-системах в таких ситуациях ОС начинает использовать другие процессоры. SMP-системы обеспе­чивают также хорошее соотношение це­на/производительность, так как добавление процессора не требует приобретения новой компьютерной системы. В число распрост­раненных унифицированных ОС для SMP-си-стем входят Windows NT Server, SCO Open Server/MPX, UnixWare 2.0.

Сильносвязанная многопроцессорная обработка.

В современных ОС со стандарт­ным интерфейсом для SMP-платформ память используется процессорами коллективно. Доступ к общему полю памяти осуществляет­ся через высокоскоростную системную шину. Все процессоры имеют одинаковый доступ ко всей памяти системы. В памяти имеется толь­ко одна копия ядра ОС; причем все процессо­ры имеют к ней равный доступ. Каждый про­цессор знает, где расположены в памяти при­кладные процессы и может исполнять его в течение установленного кванта времени без затрат на переключение приложений с про­цессора на процессор.

Стандартизация многопроцессорной обработки.

Ранее SMP-системы многих производителей были уникальны, и ОС при­ходилось всякий раз дорабатывать. Постав­щики ОС должны были поддерживать для каждого типа платформы специфические версии ОС, высокая стоимость поддержки которых делала невыгодным для многих по­ставщиков программных средств широкое распространение своих деловых приложе­ний. Не было широкого выбора многопро­цессорных систем, ОС и, что самое важное, приложений для пользователей в сфере бизнеса.

Для решения этой проблемы Лаборато­рией IAL (Intel Architecture Labs) совместно с ведущими производителями SMP-платформ, ОС (OSV) и BIOS была предложена специфи­кация Multiprocessor Specification V. 1.1. (MPSpec V. 1.1), определяющая стандарт на взаимодействие ОС с SMP-оборудованием. Стандартный интерфейс между аппаратурой и ОС помогает быстро разработать поддерж­ку одной ОС широкого круга платформ на ба­зе ЦП Intel-архитектуры.

Производителям ОС, использующим эту спецификацию, необходимо разработать стандартный драйвер, позволяющий им поддерживать одну многопроцессорную ОС для различных SMP-платформ многих по­ставщиков. Несколько новых ОС уже соот­ветствуют спецификации МР Spec, среди них Windows NT 3.5, UnixWare 2.0 и SCO Open Server/MPX.

С появлением возможности выбора из большего числа SMP-платформ и ОС отде­лы и отделения в больших корпорациях бу­дут иметь возможность более гибко выби­рать приложения, платформы и ОС, которые лучше соответствуют их требованиям. При этом нет необходимости делать новые капи­таловложения в связи с заменой программ­ных средств и переобучением персонала. Кроме того, многопроцессорные системы, построенные из доступных компонентов и поддержанные промышленными стандарта­ми на программные средства (т.е. системы, совместимые с МР Spec) обеспечат лучшее соотношение цена/производительность по сравнению с более дорогими закрытыми си­стемами.

Унифицированные ОС нового поко­ления.