Модель общей памяти.

Разделение общей памяти для организации взаимодействия процессов предполагает, что один процесс размещает данные в известную область памяти, а другой может их считывать. Сложность реализации такого взаимодействия обуславливается необходимостью обеспечения безопасности записи, удаления и считывания данных. Два основных подхода к решению этой проблемы: взаимное исключение критических интервалов и координация процессов. В критическом интервале лишь один процесс имеет исключительный доступ к общей переменной. Для установки критических интервалов используются операции синхронизации, реализуемые с помощью блокирования процессов, битов занято/свободно, присоединяемых к разделяемым словам общей памяти.

Модель общей памяти чаще всего используется в SMP и DSM архитектурах. Ее достоинства:

1) Имеется единое адресное пространство, что упрощает программирование и отладку;

2) Нет необходимости явного задания операций посылки и приема сообщений, когда необходимо обеспечивать своевременную смену данных в буфере каждого узла;

Главная проблема здесь - поддержание непротиворечивого, согласованного состояния памяти в соответствии с принимаемой моделью.

Строгая согласованность предписывает: операция чтения должна возвращать значение переменной, соответствующее последней по времени операции записи.

В однопроцессорных системах, или системах с одним модулем памяти, обслуживающим запросы в порядке поступления, соблюдение этого принципа вполне естественно. Что касается распределенных систем, то здесь все осложняется отсутствием единого времени, которое бы позволило полностью упорядочить действия процессоров, но привело бы к снижению производительности.

В модели последовательной согласованности все процессоры наблюдают одну и ту же последовательность обращения к памяти. Практически, это означает, что процессор, выполняющий запись, ожидает от других процессоров подтверждение модификации или объявление модифицированных копий несостоятельным. Это обеспечивает единый порядок записей, видимых всеми процессами. Тем не менее, последовательная согласованность не гарантирует, что операция чтения вернет значение, записанное чуть раньше другим процессором.

Модель причиной согласованности характеризуется тем, что последовательность потенциально причинно зависимых операций записи должна наблюдать всеми процессами одинаково, другие же, например, параллельно выполняемые операции записи могут выполняться в разных последовательностях.

Модель согласованности для конвейеризованной памяти PRAM (pipelined random access memory) определяется тем, что операции записи, выполняемые одним процессом, наблюдаются остальными процессами одинаково, в том порядке, в котором они производились. А операции записи, осуществляемые разными процессами, могут быть видны в разной последовательности.

Согласованность кэш памяти или когерентность устанавливает порядок, в котором процессы модифицируют одну и ту же переменную, а операции записи в разные переменные могут осуществляться и параллельно. Таким образом, когерентность – это последовательная согласованность локальной памяти, а следовательно, когерентность строго слабее модели последовательной согласованности.

Процессорная согласованность предполагает одновременное соблюдение правил PRAM согласованности и когерентности, таким образом, между процессами устанавливается соглашение о порядке наблюдения записей, выполняемых любым из них, однако, этот порядок может не соблюдаться при осуществлении записи разными процессам.