Многозадачные операционные системы

Для объединения всех высокоэффективных аппаратных средств и многозадачных параллельных приложений необходим определенный набор средств, которые разработчикам приложений предоставляет операционная система. В свою очередь, для решения задач с параллельными (одновременными) вычислениями необходима операционная система, способная оптимально распределить имеющиеся ресурсы между процессами. Такая операционная система должна отвечать принципам многозадачности.

Многозадачные операционные системы, это системы, которые поддерживают многозадачность, это одновременное выполнение нескольких программ (процессов). При этом большое значение имеет способ совмещения выполнения программ. Если система однопроцессорная, но многозадачная, то каждой программе система выделяет определенный квант времени, спустя который система приступает к выполнению следующей программы. Если система многопроцессорная или многоядерная, то каждой программе будут выделены ее собственные ресурсы, и программы будут выполняться одновременно с другими программами, имеющими свои собственные ресурсы. Естественно, что при наличии большого числа одновременно работающих приложений многозадачная операционная система перейдет к последовательно-параллельному выполнению программ с оптимальным распределением ресурсов. [9].

Использование многоядерных систем в многозадачных приложениях С появлением многоядерных процессоров открывается новая эра «настольных вычислений». Новые технологии позволяют работать в многозадачных средах с одновременным выполнением нескольких активных и фоновых приложений, повысить эффективность и снизить энергопотребление при одновременном запуске множества приложений, увеличить количество пользователей, работающих одновременно на одном ПК. Многоядерные процессоры обеспечивают более высокую производительность для многозадачных приложений.

С точки зрения многоканальных приложений использование многоядерных систем подходит как нельзя лучше. Выделение подзадач в отдельные автономные модули и распределение их между ядрами процессора позволяет добиться их одновременного исполнения с синхронизацией на уровне обмена данными. Использование конвейерной обработки внутри таких модулей обеспечит исключение «простоев» при выполнении алгоритмов обработки.

Выделение процедур подготовки исходных данных и процедур визуализации результатов, которые так же представляют собой отдельные задачи, использующие устройства ввода для захвата изображений и графические процессоры для вывода изображений. Такие процедуры могут выполняться как фоновые по отношению к основным алгоритмам обработки, используя специализированные аппаратные ускорители. Подобный подход позволяет рассматривать процесс программирования не только с точки зрения мультипрограммирования, но и с точки зрения мультипроцессирования.

Оптимальное использование аппаратных средств и ресурсов многозадачной операционной системы позволяет наращивать число каналов обработки пропорционально количеству ядер центрального процессора, увеличивая мощность конечной системы без ущерба нарушения принципа реальности времени.

В работе будет рассмотрен принцип построения сервера Ядра многозадачного аппаратно-программного комплекса MegaSense V7. Данный комплекс предназначен для решения задач по охране, видеонаблюдению, аудио контролю, регистрации данных, контролю доступа. Многозадачной это программное обеспечение делает большое количество программных модулей, которые отвечают за определенные действия и функции. В состав комплекса входят: сервер обработки, серверы хранения результатов, приложения организации рабочего места оператора и т. д. Многоядерная платформа позволяет исполнять все эти модули одновременно, полностью используя все имеющиеся в распоряжении ресурсы.