Основы объектно-ориентированного проектирования


Природа процессоров


Определение: процессор

Процессор - это автономная ветвь управления, способная поддерживать последовательное выполнение инструкций одного или нескольких объектов.

Это абстрактное понятие, его не надо путать с физическими устройствами, называемыми процессорами, для которых мы далее будем использовать термин ЦПУ (CPU), обычно используемый в компьютерной инженерии для обозначения процессорных единиц компьютеров. "ЦПУ" - это сокращение для названия "Центральное процессорное устройство", хотя почти ничего центрального в ЦПУ нет. ЦПУ можно использовать для реализации процессора, но понятие процессора существенно более общее и абстрактное. Например, процессор может быть:

  • компьютером (со своим ЦПУ) в сети;
  • заданием, также называемым процессом, - поддерживается такими операционными системами, как Unix, Windows и многими другими;
  • сопрограммой (сопрограммы будут более детально рассмотрены далее, они моделируют реальную параллельность, выполняясь по очереди на одном ЦПУ, после каждого прерывания каждая сопрограмма продолжает выполнение с того места, где оно остановилось);
  • "потоком", который поддерживается в таких многопоточных операционных системах как Solaris, OS/2 и Windows NT.

Потоки являются минипроцессами. Настоящий процесс может включать много потоков, которыми сам управляет; операционная система (ОС) видит только процесс, а не его потоки. Обычно, потоки процесса разделяют одно и то же адресное пространство (в ОО-терминологии они имеют потенциальный доступ к одному и тому же множеству объектов), а у каждого процесса имеется свое собственное адресное пространство. Потоки можно рассматривать, как сопрограммы внутри процесса. Главное достоинство потоков в их эффективности. Создание процесса и его синхронизация с другими процессами являются дорогими операциями, требующими прямого взаимодействия с ОС (для размещения адресного пространства и кода процесса). Операции над потоками производятся более просто, не затрагивая дорогостоящих операций ОС, поэтому они выполняются в сотни и даже в тысячи раз быстрее.

Различие между процессорами и ЦПУ было ясно описано Генри Либерманом ([Lieberman 1987])(для другой модели параллельности):

Не нужно ограничивать заранее число [процессоров] и, если их оказывается больше, чем имеется реальных физических [ЦПУ] у вашего компьютера, то они автоматически будут разделять время. Таким образом, пользователь может считать, что ресурс процессоров у него практически бесконечен.

Чтобы не было неверного толкования, пожалуйста, запомните, что в этой лекции "процессоры" означают виртуальные потоки управления: при ссылках на физические устройства для вычислений будет использоваться термин ЦПУ.

Раньше или позже потребуется назначать вычислительные ресурсы процессорам. Это отображение будет представлено с помощью "файла управления параллелизмом" ("Concurrency Control File"), описываемого ниже, или соответствующих библиотечных средств.




Начало  Назад  Вперед



Книжный магазин