- •Оглавление.
- •§1.2. Режим реального времени
- •Глава 2. Вычислительные системы §2.1. Классификация вс.
- •§2.2. Показатели качества вс.
- •§2.3. Классификация вс по организации структуры.
- •Глава 3. Распределение ресурсов процессора. §3.1. Принципы упорядочивания ресурсов вс методами теории расписаний.
- •§3.2. Общая постановка задачи упорядочивания.
- •§3.3. Задачи и критерии детерминированного распределения производительности вычислительных систем.
- •Глава 4. Распределение памяти в вс. §4.1. Оптимизация распределения памяти по иерархическим уровням.
- •§4.2. Управление замещением страниц в двухуровневой памяти.
- •§4.3. Класс многоуровневых алгоритмов замещения.
- •§4.4. Модели поведения программ и критерии качества.
- •Глава 5. Классические архитектуры многомашинных и многопроцессорных комплексов. §5.1. Многомашинные комплексы.
- •§5.2. Многопроцессорные комплексы.
- •§5.3. Типы структур мпвк.
- •Глава 6. Примеры многомашинных и многопроцессорных систем. §6.1. Вк на базе ес эвм (ibm).
- •§6.2. Вк на базе см эвм (dec).
- •§6.3. Комплексы на основе микро-эвм и микропроцессоров.
- •Глава 7. Особенности организации вычислительных процессов.
- •Глава 8. Системы параллельной обработки данных. §8.1. Классификация систем параллельной обработки данных.
- •§9.6. Кластерная архитектура.
- •§9.7. Проблемы выполнения сети связи процессоров в кластерной системе.
- •Глава 10. Принципы построения коммуникационных сред. §10.1. Коммутаторы для многопроцессорных вычислительных систем.
- •§10.2. Простые коммутаторы.
- •Алгоритмы арбитража. Статические приоритеты.
- •Динамические приоритеты.
- •Фиксированные временные интервалы.
- •Очередь fifo.
- •Особенности реализации шин.
- •Простые коммутаторы с пространственным разделением.
- •§10.3. Составные коммутаторы.
- •Коммутатор Клоза.
- •Распределенные составные коммутаторы.
- •Глава 11. Примеры построения коммуникационных сред. §11.1. Когерентный интерфейс sci.
- •§11.2.Коммуникационная среда myrinet.
- •Глава 12. Сосредоточенные вычислительные системы высокой производительности. §12.1. Конвейерные системы.
- •§12.2. Иерархия памяти.
- •§12.3. Управление и организация конвейеров.
- •§12.4. Статические конвейеры.
- •§12.5. Диаграмма состояний.
- •§12.6. Генерирование таблиц занятости на основе циклов.
- •§12.7. Конвейеры с динамической конфигурацией.
- •§12.8. Функции управления в конвейерных системах.
- •§12.9. Архитектура конвейерных систем.
- •§12.10. Примеры конвейерных систем.
- •§12.11. Матричные вычислительные системы.
- •Резюме.
- •Список литературы.
Глава 5. Классические архитектуры многомашинных и многопроцессорных комплексов. §5.1. Многомашинные комплексы.
Многомашинный вычислительный комплекс (ММВК)- это комплекс, включающий в себя две или более ЭВМ, связи между которыми обеспечивают выполнение функций, возложенных на комплекс. Чаще всего основной целью создания ММВК является или увеличение производительности, или повышение надежности, или и то и другое.
По характеру связей между ЭВМ комплексы можно разделить на три типа: косвенно или слабосвязанные, прямосвязанные (сильная связь) и сателлитные.
Рисунок 5.1.
В слабосвязанных комплексах (рисунок 5.1) ЭВМ связаны между собой только через внешние запоминающие устройства (ВЗУ). Для обеспечения таких связей используются устройства управления ВЗУ с двумя или более входами. В слабосвязанных комплексах связь между ЭВМ осуществляется только на информационном уровне. Обмен в основном осуществляется по принципу «почтовый ящик», то есть любая ЭВМ помещает в общую внешнюю память информацию, а другая ЭВМ принимает эту информацию, исходя из своих потребностей. Такая организация связи обычно используется для увеличения надежности комплекса путем резервирования.
В этом случае ЭВМ, являющаяся основной, решает задачи, выдает результаты и постоянно оставляет в общем ВЗУ всю информацию. Вторая ЭВМ является резервной. При этом могут быть следующие случаи:
1) Резервная ЭВМ находится в выключенном состоянии (ненагруженный резерв) и включается только при отказе основной. Недостаток такого режима - большое время приведения резервной ЭВМ в действие. Используется обычно в случае, когда ЭВМ не выдает управляющую информацию.
2) Резервная ЭВМ находится в полной готовности( нагруженный резерв), причем либо ничего не решает, либо работает в режиме самоконтроля, решая конкретные задачи. Используется в контуре управления.
Оба случая характеризуются нерациональным использованием второй ЭВМ.
3) Обе ЭВМ решают одну и ту же задачу, но результаты выдает только основная ЭВМ, затем результаты сравниваются. Если используется три ЭВМ, то возможно применение методов голосования. В этом случае высокая надежность, но и высокая стоимость.
В прямосвязанных ММВК существует 3 вида связей: через общее оперативное запоминающее устройство(ООЗУ); прямое управление (связь процессор-процессор); через адаптер канал-канал(АКК).
Связь через ООЗУ гораздо сильнее, чем связь через ВЗУ. Она организована также по принципу «почтовый ящик». Но так как процессоры имеют прямой доступ к ОЗУ, все процессы в системе могут протекать с существенно большей скоростью.
Недостаток - при выходе из строя ООЗУ нарушается работа всей системы. Поэтому ООЗУ состоит из нескольких модулей и резервируют информацию, что увеличивает сложность организации вычислительного процесса и операционной системы.
Непосредственная связь между процессорами - канал прямого управления- может быть не только информационной, но и командной, то есть по каналу один процессор может управлять другим. Это обеспечивает более полный взаимный контроль.
Вместе с тем передача больших объемов информации по каналу прямого управления нецелесообразна, так как решение задач прекращается на время, когда процессоры ведут обмен информацией.
Связь через адаптер канал-канал в значительной степени устраняет недостатки связи через общее ОЗУ и, вместе с тем, почти не уменьшает возможностей по обмену информацией между ЭВМ, по сравнению с общим ОЗУ.
Подключение АКК выполняется через скоростные каналы, что обеспечивает быстрый обмен большими массивами. Скорость передачи через АКК мало уступает связи через общее ОЗУ, а в отношении объема информации - связи через общее ВЗУ. Функции АКК просты (синхронизация, буферизация информации), однако разнообразие режимов работы двух (и более) ЭВМ существенно усложняет это устройство.
Для комплексов с сателитными ЭВМ характерным является не способ связи, а принцип взаимодействия. Структура связи при этом не отличается от связей в обычном ММВК: чаще всего связь выполняется через АКК. Особенность: одна ЭВМ – высокопроизводительная, служит для основной обработки информации, а вторая - осуществляет вспомогательные функции: организация обмена основной ЭВМ с периферийными устройствами, ВЗУ, удаленными абонентами, предварительная сортировка информации, преобразование в форму удобную для основной ЭВМ и т. п. Таким образом, сателлитная ЭВМ разгружает основную ЭВМ от вспомогательных функций. Сателлитные ЭВМ решают только одну задачу: увеличивает производительность комплекса, не оказывая влияния на показатели надежности.