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第五章分布式OS————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期: 。指令流是指机器执行的指令序列;数据流是指由指令流调用的数据序列;多重性是指系统性能瓶颈部件上处于同一执行阶段的指令或数据的最大可能个数。因而,把计算机系统分成四类。它们是:单指令流单数据流(SingleInstructionStreamSingleDataStream简称SISD),单指令流多数据流系统(SingleInstructionStreamMultipleDataStream简称SIMD),多指令流单数据流系统(MultipleInstructionStreamMultipleDataStream简称MISD)和多指令流多数据流系统(MultipleInstructionMultipleData简称MIMD)。由多台计算机所组成的计算机系统可以分为两大类:单指令流多数据流系统(SingleInstructionMultipleData简称SIMD)和多指令流多数据流系统(MultipleInstructionMultipleData简称MIMD)。在SIMD系统中各处理机在同一时间执行同一条指令,但是各处理机处理的数据却不同。例如由n2个处理机组成的并行计算机系统就是一种SIMD系统。它计算两个n´n矩阵A和B之加法C=A+B,其中A=[ai,j],B=[bi,j]和C=[ci,j],ci,j=ai,j+bi,j(1£i,j£n)。在MIMD系统中各处理机独立地执行各自指令流来处理多个数据流。各处理机通过通信来协同工作。分布式计算机系统(putingSystem)是属于MIMD多机系统的一种新形式,是计算机网络的高级发展阶段。它是由多个分散的计算机经互连网络连接而成的计算机系统。其中各个资源单位(物理的或逻辑的)既相互协同又高度自治,能在全系统范围内实现资源管理,动态地进行任务分配或功能分配,并且能够并行地运行分布式程序。图5-1分布式系统的体系结构分布式计算机系统是由若干非共享内存和时钟的计算机组成,它们通过一个计算机网络彼此交换消息;并且每台计算机由自己的内存和运行自己的操作系统,如图5-1所示。分布式计算机系统强调资源、任务、功能和控制的全面分布。就资源分布而言,既包括处理机、输入/输出设备、通信接口和辅助存储器等物理资源,也包括进程、文件、目录、表和数据库等逻辑资源。它们分布于物理上分散的若干场点中。而各场点经互连网络连接,彼此通信构成统一的计算机系统。分布式计算机系统的工作方式也是分布的。各场点可以根据下面两个原则进行分工:一种是把一个任务分解成多个可以并行执行的子任务,分配给各场点协同完成。这种方式称为任务分布。另一种是把系统的总的功能划分成若干子功能,分配给各场点分别承担。这种方式称为功能分布。不论是任务分布还是功能分布,分配方案均可依处理内容动态地确定。在分布式操作系统控制下,各个场点能够较均等地分担控制功能,独立地发挥自身的控制作用,但是它们又能相互配合,在彼此通信协调的基础上实现全系统的全局管理。分布式计算机系统的特点分布式计算机系统具有如下明显的主要特点:⑴结构模块性:分布式计算机系统的资源单位形成相对独立的模块,它们经互连网络连接成一个单一系统。模块在一定范围内的增减或替换不影响系统的整体性。⑵资源分散性(distributed):系统资源分布于物理上分散的若干场点中。在对用户透明基础上实现资源共享,使单个用户的可用资源成倍地增长。⑶协同自治性(autonomous):系统资源的操作是高度自治的,既不存在全系统的主/从控制关系,又能利用处理局部化的原则以减少各场点间的通信量。⑷工作并行性(parallesm):分布式计算机系统中分散的资源单位可以相互协作,一起解决同一个问题。在分布式操作系统控制下,实现按任务资源重复或按功能时间重叠等不同形式的并行性。⑸系统透明性(transparency):系统对于用户是透明的。用户可以像单机系统一样使用分布式计算机系统。⑹整体强健性(robustness):系统中的资源的余和自治控制方式使系统具有动态重构能力,即使系统受到局部性破坏也能继续工作。所以具有可靠性和容错性。此外,如果系统设计合理,它还具有下列优点:⑺灵活的可扩充性:以模块作为系统扩充或资源更新的增加单位,不必像集中式系统那样替换整个系统或更改系统中的很大部分。系统的配置容易改变,以适应不同应用对象的各种需求。⑻良好的实时性:计算机资源更加靠近用户,特别是使分散的用户年得到计算机的快速响应和直接服务,从而把大型机的强功能、