اصول سیستمهای عامل توزیع شده

در طول دو دهه اخیر، حصول پیشرفت در تکنولوژی میکروالکترونیک باعث در دسترس قرار گرفتن پردازنده‌های ارزان و سریع شده است. از سوی دیگر پیشرفت‌های موجود در تکنولوژی ارتباطات باعث به وجود آمدن شبکه‌های سریع تر و به صرفه‌تر شده است. از ترکیب پیشرفت‌ها در این دو میدان از تکنولوژی‌ها تکنولوژی ارزان‌تر و کاراتری به وجود آمده که در آن به جای این که از یک پردازنده خیلی سریع استفاده شود، از چند پردازنده معمولی که به هم متصل شده‌اند استفاده می‌شود.

از نظر معماری، کامپیوترهایی که از چندپردازنده متصل به هم تشکیل شده‌اند اساساً بر دو دسته تقسیم می‌شوند.

1- سیستم‌های جفت شده قوی

2- سیستم‌های جفت شده ضعیف

1- سیستم‌های جفت شده قوی:

در این سیستم‌ها یک حافظه اولیه (فضای آدرس) عمومی وجود دارد که میان همه پردازنده‌ها به اشتراک گذاشته شده است. اگر برای مثال، پردازنده‌ای در محل × از حافظه مقدار 100 را بنویسد هر پردازنده دیگری که بلافاصله از همان آدرس × بخواند مقدار 100 را دریافت خواهد کرد. بنابراین در این سیستم‌ها هر نوع تبادل میان پردازنده‌ها از طریق حافظه مشترک صورت می‌گیرد

سیستم‌های جفت شده ضعیف:

در این معماری پردازنده‌ها حافظه را به اشتراک نمی‌گذارند و هر پردازنده فضای آدرس‌دهی محلی مختص به خود را دارد. برای مثال اگر پردازنده‌های در محل × از حافظه مقدار 100 را بنویسد این عمل فقط محتویات حافظه محلی را عوض خواهد کرد و تاثیری در محتوای حافظه پردازنده های دیگر نخواهد داشت. بنابراین اگر هر پردازنده دیگری از محل× از حافظه را بخواند هرچیزی که قبلاً در آن محلی از حافظه‌ محلی آن بوده به تحویل داده خواهد شد. در این نوع سیستم‌ها هرگونه تبادل میان پردازنده‌ها از طریق شبکه‌ای که پردازنده‌ها را به هم متصل کرده و توسط انتقال پیغام انجام می‌گیرد.

معمولاً به سیستم‌های جفت شده قوی، سیستم‌های پردازش موازی اطلاق می گردد و به سیستم‌های جفت شده ضعیف «سیستم‌های محاسبات توزیع شده» یا به طور ساده‌تر «سیستم‌های توزیع شده» اطلاق می‌شود.

در این مقاله منظور از جمله سیستم توزیع شده» همان سیستم‌های توزیع شده واقعی یا «سیستم‌های محاسبات توزیع شده» است که از سیستم عامل‌های توزیع شده استفاده می‌کنند.

در این مقاله عبارت «سیستم‌های محاسبات توزیع شده» برای سیستم‌های جفت شده ضعیف به کار برده خواهد شد. در مقایسه با سیستم های جفت شده قوی، پردازنده‌های سیستم‌های محاسبات توزیع شده می‌توانند خیلی دور از هم قرار گرفته باشند تاحدی که یک ناحیه جغرافیایی را تحت پوشش قرار دهند. بعلاوه، در سیستم‌های جفت شده قوی، تعداد پردازنده‌هایی که به طور موثر می‌توانند مورد استفاده قرارگیرند مواجه با محدودیت ناشی از پهنای باند حافظه مشترک است، در حالی که در سیستم‌های محاسبات توزیع شده چنین حالتی وجود ندارد و تقریباً به طور کامل آزادی داریم که هر تعداد که دلمان خواست پردازنده داشته باشیم. یعنی محدودیتی در مورد تعداد پردازنده‌ها در «سیستم‌های محاسبات توزیع شده» وجود ندارد.

به طور خلاصه یک سیستم‌ محاسبات توزیع شده اساساً مجموعه‌ای است از پردازنده‌هایی که توسط یک شبکه ارتباطی به هم متصل شده‌اند که هر پردازنده حافظه محلی و دستگاههای جانبی خود را دارد و ارتباط میان هر دو جفت پردازنده از سیستم از طریق عبور پیغام از شبکه ارتباطی صورت می‌گیرد. برای هر پردازنده، منابع آن «محلی» هستند و این در حالی است که پردازنده‌های دیگر و منابع آن‌ها «دور» هستند به پردازنده و منابع آن به طور معمول «گره»، «سایت» یا «ماشین» سیستم عامل توزیع شده اطلاق می‌شود.

سیر تکامل سیستم های عامل توزیع شده

در ابتدا کامپیوترها خیلی گران (در حد میلیون دلار) بودند و جای زیادی را اشغال می کردند (در حد یک اتاق بزرگ) تعداد کمی کامپیوتر وجود داشت و آنها در لابراتوارهای تحقیقاتی دانشگاه‌ها و مراکز صنعتی بود. این کامپیوترها از یک کنسول و بوسیله یک اپراتور قابل استفاده بودند وکاربران عادی نمی‌توانستند از آن استفاده کنند. برنامه نویسان، برنامه‌های خود را می‌نوشتند و آن را روی رسانه‌ی خاصی مثل کارت پانچ شده به مرکز کامپیوتر تحویل می‌دادند تا مورد پردازش قرار گیرند. قبل از پردازش یک برنامه، اپراتور باید محیط لازم برای پردازش را آماده سازی می کرد. این آماده سازی شامل سوار کردن نوارها و بارگذاری کارت‌های پانچ شده در کارت خوان و … بود. برنامه اجرا می‌شود و نتایج اجرای برنامه به صورت پرینت شده به برنامه نویس برگشت داده می‌شد.

آماده سازی کار در کامپیوترهای اولیه یک مشکل اساسی بود و بسیاری از وقت CPU را هدر می‌داد. در سالهای 1950 تا 1960 مفاهیم جدیدی برای بهینه سازی صرف وقت CPU ارائه شده که از میان آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

سیستم عامل

سیستم عامل چیست ؟

سیستم عامل مهمترین برنامه ای است که بر روی یک کامپیوتر اجراء می گردد و امکانات لازم به منظور اجرای هر نوع برنامه دیگر را فراهم می نماید .

سیستم عامل

سیستم عامل (به انگلیسی: Operating System) با حروف اختصاری OS اساسی ترین برنامه سیستمی است که مدیریت کلیه منابع سیستم را به عهده گرفته و زمینه ای را فراهم می سازد که برنامه های کاربردی می توانند بر روی آن نوشته شوند .

پالم (سیستم عامل)

سیستم عامل ‍Palmسیتم عامل palm یک سیستم عامل است که بوسیله palmsource,inc برای دستیار (دستیار دیجیتال شخصی)pda .

تاریخچه برنامه های روی سیستم عامل palm به صورت آیکن نمایش داده می‌‌شوند ،سیستم عامل palm توسط jeff Howkins برای استفاده در pda‌ها بوسیله us roboticsنسخه 1.0 تهیه شده بود برای pilot اصلی 1000,5000 ونسخه 2.0 برای palm pilot شخصی و پیشرفته . با وارد شدن palm III نسخه 3.0 از سیستم عامل با بالا بردن با اومردن درجه و با رهاکردن نسخه های 3.1و3.3و3.5و اضافه کردن پشتیبانی برای رنگ و چندین پورت افزایشی و پردازشگرهای جدید و قابلیتهای زیاددیگر.

دلایل ایجاد سیستم عامل

یک سیستم کامپیوتری پیشرفته از یک یا چند پردازنده ، مقداری حافظه اصلی ، دیسک ها ، چاپگر ها ، صفحه کلید ، صفحه نمایش ، واسط های شبکه ای و دیگر دستگاه های ورودی و خروجی تشکیل شده است . این اجزا در کنار یکدیگر یک سیستم پیچیده را به وجود آورده اند . نوشتن برنامه هایی که تمامی این عناصر را مدیریت کرده و از آنها به طور صحیح ، بهینه و کارآمد استفاده نماید ، کار بسیار مشکلی است . اگر هر برنامه نویس مجبور باشد با مفاهیمی نظیر نحوه کار دستگاه های ورودی خروجی گوناگون آشنا باشد ، بسیاری از برنامه ها هرگز نوشته نخواهد شد . به همین دلیل ، از سالها قبل به وضوح مشخص بود که باید روش هایی یافت که برنامه نویسان را از پیچیدگی های سخت افزار دور نگه دارد . تلاش های گسترده ، منجر به ایجاد یک لایه نرم افزاری روی سخت افزار شد که همه اجزای سیستم را کنترل نموده و کار برنامه نویسان را راحت تر کند . به این لایه نرم افزاری سیستم عامل می گویند.

وظایف سیستم عامل

سیستم عامل دو کار عمده انجام می‌دهد :

در نگرش پایین به بالا ، منابع منطقی ( مانند فایل ها ) و منابع فیزیکی ( مانند دستگاه های سخت افزاری ) رایانه را مدیریت و کنترل می‌کند .

در نگرش بالا به پایین ، وظیفه سیستم عامل این است که یک ماشین توسعه یافته ( Extended Machine ) یا ماشین مجازی ( Virtual Machine ) را به کاربران ارائه کند تا آنها بتوانند آسان تر برنامه نویسی نمایند و درگیر پیچیدگی های سخت افزاری رایانه نشوند .

فیبرنوری در شبکه ارتباطات زیرساخت

مقدمه: سرعت تحولات و پیدایش فناوری های نوین ، تنوع خدمات پیشرفته و تقاضای فزاینده برای این خدمات ، لزوم استفاده بهینه از منابع مالی و انسانی و گسترش روز افزون بازار رقابت ، موجب گردیده تا نگرش به صنعت مخابرات در قیاس با سایر صنایع متفاوت باشد . این نگرش هوشمندانه مبین این واقعیت است که فناوری اطلاعات و ارتباطات ، نیروی محـرکـه تــوسعه در همه ابـعـاد اسـت و ایـن مـهم ، ضـرورت های توسعه را متجلی می گرداند .

در این راستا شرکت ارتباطات زیرساخت در برنامه های پنجساله، توسعه شبکه های مخابراتی مبتنی بر فناوری نوری را در دستور کار خود قرار داد :

اهداف طرح

1- پاسخ دهی به نیازهای ارتباطی برنامه های توسعه‌ی کشور

2- بستر سازی برای حضور شرکت های دولتی و غیر دولتی در بازار مخابرات

3- سوق دادن جامعه به سمت جامعه اطلاعات

4- سرعت بخشیدن به توسعه اقتصادی و اجتماعی

5- ارائه خدمات مورد نیاز جامعه در حد مطلوب

6- رفع موانع و تنگناها برای پیاده سازی دولت الکترونیکی

7- حضور موثر در دهکده جهانی

8- ایجاد زیرساخت لازم برای تجارت الکترونیکی

9- ایجاد شاهراه ارتباطی جهت حمل ترافیک

10- ایجاد قطب ارتباطات منطقه ای در داخل کشور و تقویت توان راهبردی

11- امکان حضور گسترده و فعال در تمام نقاط کشور از طریق نقاط حضور (POP )

12- حضور در بازار رقابتی

13- امکان دسترسی به شبکه های نوری یکپارچه

14- ایجاد شبکه یکپارچه مخابراتی توسعه پذیر و قابل انعطاف

برای نیل به اهداف فوق ، نیاز به بستر مخابراتی با پهنای باند وسیع و مطمئن است . در این راستا فیبر نوری با مزایای زیر به کار گرفته شد :

1- تضعیف پایین

2- قیمت تمام شده مناسب

3- سهولت کار کابل کشی به دلیل سبک بودن

4- عدم نویز پذیری

5- عدم تأثیر ناپذیری از عوامل خارجی ( مانند میدانهای الکتریکی و مغناطیسی )

6- امنیت بالا به علت شنود ناپذیری (در مقابل سیستم های رادیویی)

7- عدم همشنوایی

8- پهنای باند وسیع و مطمئن

9- شبکه سازی مطمئن با قابلیت انعطاف

10- قابلیت ایجاد شبکه همگرا

11-

لذا اکنون امکان ارائه خدمات مختلف در هر زمان و در هر مکان و برای هر کس فراهم آمده است.

شبکه یکپارچه نوری ایران با پهنای باندی در حدود ترا هرتز ( Tr Hz ) متشکل از بزرگراه هایی برای ارسال و دریافت بهنگام اطلاعات است. بطوریکه بدون وجود این فناوری دقیق و حساس ، امکان ارائه خدمات چندرسانه ای میسر نیست . با وجود شبکه یکپارچه نوری ایران ، می توان حجم اطلاعات بسیار زیادی را جابجا نمود و شرکت ارتباطات زیرساخت ایران با استفاده از توانمندی های آن قادر است بعنوان قطب مخابراتی در منطقه عمل نموده و کشورهای مختلف همسایه را نیز به هم متصل سازد .

خدمات بالقوه شبکه ملی فیبرنوری ایران

خدمات مخابراتی از اجزاء عمده اقتصاد ملی و جهانی بشمار می روند زیرا علاوه بر
سود آوری هنگفت نقش اساسی و محوری در ارتقاء سطح اقتصادی ، اجتماعی و فرهنگی ایفا می نمایند . به همین دلیل شرکتهای بسیاری راغب به سرمایه گذاری در بخشهای مختلف شبکه مخابرات گردیده اند. این سرمایه گذاریها گردش مالی مطلوب، ارائه خدمات متنوع وگسترده ، تبعات اجتماعی مانند ایجاد اشتغال ، بهبود وضع بهداشت و درمان ، ارتقاء سطح دانش عمومی و تخصصی ، امنیت ، صرفه جویی در وقت و انرژی و … بسیاری دیگر را در پی دارند.

با توجه به اینکه شبکه یکپارچه نوری ایران واسط میان شبکه های محلی، شهری و منطقه ای است بخش مهمی از خدمات قابل ارائه از طریق شبکه ی نوری ایران مستلزم پیش بینی و عرضه این سرویس ها در LAN ها و شبکه های شهری متصل به شبکه یکپارچه نوری ایران است که عبارتند از :

v ارسال داده با سرعت بالا

v تلفن تصویری

v ویدئو بر اساس تقاضا Video on – demand

v پزشکی از دور

v آموزش از دور

v اینترنت پرسرعت

v ارسال متن ( Text )

v کنترل خانه از دور

v ارسال فایلهای با حجم زیاد

v ویدئو کنفرانس

v بانکداری الکترونیکی

v خرید از دور

v خدمات صوتی با کیفیت بالا

v خدمات چند رسانه ای ( Multi Media )

v ارائه پهنای باندهای مختلف به متقاضیان بر اساس درخواست آنها