Многомашинные и многопроцессорные вычислительные системы. Классификация вычислительных систем.

Дальнейшее совершенствование вычислительной архитектуры предполагает повышение производительности и надежности функционирования за счет применения разнообразных форм параллелизма. В результате обработку данных оказывается возможным совместить во времени и в пространстве. Параллельность обработки реализуется на различных уровнях – от совмещения выполнения отдельных операций до одновременного выполнения целых программ. Примером применения параллельной обработки является использование многомашинных и многопроцессорных вычислительных систем (ВС). Многомашинная ВС состоит из нескольких ЭВМ, каждая их которых имеет свою память, процессор, каналы ввода-вывода, внешние ЗУ и работает под управлением собственной операционной системы. Использование средств комплексирования (IBM совместимые компьютеры) или специализированных компьютерных сетей позволяет каждой из ЭВМ, входящей в состав ВС совместно использовать оперативную память, внешние запоминающие устройства и каналы ввода/вывода других ЭВМ, что позволяет производить распределенную обработку данных, распараллелить процесс решения задач, а это приводит к повышению производительности системы в целом. возрастает надежность такой системы, что очень важно при их использовании в качестве ядра корпоративных систем. При отказе в одной машине обработку данных продолжает другая машина.

Общая структура многопроцессорной (а) и многомашинной (б) вычислительных систем

В многопроцессорной ВС по сравнению с многомашинной достигается более быстрый обмен информацией между процессорами, более высокая степень надежности и жизнестойкости. Производительность любой многопроцессорной системы зависит не только от взаимодействия потоков данных и потоков инструкций, она зависит так же от степени и уровня параллелизма в системе, оторганизации передачи данных между параллельно работающими процессорами и многих других факторов. Порежиму работы различают однопрограммные имультипрограммные ВС. Однопрограммные ВС предусматривают, нахождение в памяти машины и обработку только одной программы. Альтернативными являются мультипрограммные ВС, способные в один и тот же момент времени выполнять несколько программ. Порежиму обслуживания различают: ВС с режимоминдивидуального пользования - система полностью предоставляется в распоряжение пользователя, на время решения его задачи. Как правило, в этом режиме функционируют однопрограммные ВС. Другим режимом является пакетная обработка. В этом случае подготовленные пользователем программы передаются обслуживающему систему персоналу и накапливаются во внешней памяти. При активизации система выполняет накопленный пакет программ. В этом режиме работают однопрограммные и многопрограммные ВС. Режим коллективного пользованияпредусматривает возможность одновременного доступа нескольких пользователей к ресурсам ВС. Каждому пользователю предоставлен терминал, через который устанавливается связь с ВС. По особенностям территориальному размещению частей системы различают следующие типы: а) СосредоточенныеВС - комплекс компактно размещенного оборудования. б) ВС стелеобработкой содержат, расположенные на значительном расстоянии от вычислительных средств терминалы ввода-вывода. Соединение этих терминалов с центральными средствами ВС осуществляется по каналам связи. в) Вычислительные сетипредставляет собой территориально рассредоточенную многомашинную систему, состоящую из взаимодействующих ЭВМ, связанных между собой каналами передачи данных. По степени распределения управляющих функций ВС выделяют централизованныесзакреплением всех управляющих функций в одном элементе ВС и децентрализованные. По назначению ВС делятся на универсальные и специализированныеВС. Универсальные ВС предназначены для решения широкого круга задач различного назначения. Специализированные ВС ориентированы на решение заранее определенного класса задач. По типу используемых ЭВМ (процессоров) различают: а) Однородные ВС, построенные из однотипных ЭВМ (процессоров). б) Неоднородные. Последние, как правило, используют различные специализированные процессоры, например процессоры для операций над числами с плавающей точкой, для обработки десятичных чисел и др.