Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Асимметричная многопроцессорная обработка (ASMP)




Типы вычислительных систем и их особенности

Архитектура вычислительных систем

Вычислительная система (ВС) – это система взаимосвязанных ЭВМ или процессоров, характерная особенность которой - параллельная обработка информации. Целями создания ВС является повышение производительности и надежности.

Рассмотрим примеры конкретных архитектур вычислительных систем:

- асимметричная многопроцессорная обработка;

- массивно-параллельная архитектура;

- симметричная многопроцессорная система;

- гибридная система с неоднородным доступом к памяти;

- параллельная архитектура с векторными процессорами;

- кластерная архитектура.

Это архитектура суперкомпьютера, в которой каждый процессор имеет свою оперативную память. В этой обработке используются 3 схемы, показанные на рис.3.1.

В любом случае процессоры взаимодействую между собой, как бы образуя сеть. Передача сообщений может осуществляться через общую шину (рис.а), либо благодаря межпроцессорным связям, причем процессоры могут быть связаны либо непосредственно (рис.б), либо через друг друга (рис.в). Непосредственные связи используются при небольшом числе процессоров.

Каждый процессор имеет свою, расположенную рядом с ним, оперативную память, благодаря чему процессоры могут располагаться в различных корпусах. Совокупность устройств в одном корпусе называется кластером. Пользователь, обращаясь к кластеру, может работать сразу с группой процессоров. Такое объединение увеличивает скорость обработки данных и расширяет используемую оперативную память. Кластеры могут осуществлять резервное дублирование данных. Созданная таким образом система называется кластерной. В ней может функционировать несколько копий операционных систем и несколько копий прикладных программ, которые работают с одной и той же базой данных, решая одновременно разные задачи.

Если передача осуществляется через общую шину (рис.а), то обработка называется массивно-параллельной архитектурой (МРР). В этом случае система строится из отдельных модулей, каждый из которых содержит: 1) процессор, 2) локальный банк оперативной памяти, 3) два коммуникационных процессора (рутера), один для передачи команд, другой для передачи данных, 4) жесткие диски или другие устройства ввода-вывода. По своей сути, такие модули представляют собой полнофункциональные компьютеры. Доступ к банку данных из данного модуля имеют только процессоры того же модуля. Модули соединяются специальными каналами. Пользователь может определить логический номер процессора, к которому он подключен, и организовать обмен сообщениями с другими компьютерами. Операционная система может функционировать в двух вариантах: 1) полноценная ОС только на управляющей машине, на остальных – урезанный вариант ОС, 2) на каждом модуле – полноценный вариант ОС.

Главное преимущество систем с раздельной памятью – не надо синхронизировать работу процессоров в системе, т.к. каждый процессор имеет свою память.

Недостатки:

- отсутствие общей памяти снижает скорость межпроцессорного обмена

- требуется специальная техника программирования;

- каждый процессор может использовать только ограниченный объем локального банка памяти.

Таким образом, подведя итоги, можно сказать, что основным отличием асимметричной обработки и ее разновидности, массивно-параллельной архитектуры, является наличие раздельной памяти у каждого процессора, а виды ее архитектур отличаются способами связей. Возникает вопрос, к какому классу архитектур ВС относится асимметричная обработка. (МКМД)

К системам с раздельной памятью относятся суперкомпьютеры серии GRAY, которые способны объединять до 2048 процессоров.

Симметричная мультипроцессорная обработка SMP. Это архитектура суперкомпьютеров, в которой группа процессоров работает с общей памятью. Мы уже рассматривали виды этой обработки, применительно к проектам Гидра и Ниагара. Память здесь является способом передачи сообщений между процессорами, при этом все устройства при обращении к памяти имеют равные права и одну и туже адресацию. Работой управляет единственная копия операционной системы. Для ускорения обработки каждый процессор может иметь собственную кэш-память. Достоинство такой обработки состоит в том, что каждый процессор видит всю решаемую задачу в целом. Но взаимодействие происходит только по одной шине, поэтому соединение посредством шины применяется при 4 – 8 процессорах.

Возможность увеличения числа процессоров в SMP ограничена из-за использования общей памяти, по этой же причине все процессоры должны располагаться в одном корпусе. Достоинство этой обработки в том, что она может работать с прикладными программами, разработанными для однопроцессорных систем, и с обычными операционными системами. (UNIX, Windows NT).

Эта обработка также относится к архитектуре МКМД. Наиболее известными системами этого типа являются SMP-серверы и рабочие станции на базе процессоров Intel (IBM, HP, Compad, Dell, Unisys).

Основные преимущества: простота и универсальность для программирования и легкость в эксплуатации.

Недостатки заключаются в том, что системы с обще памятью, построенные на системной шине, плохо и трудно синхронизируются и ВС начинают мешать друг другу. Кроме того системная шина ограничивает применение таких систем 32 процессорами.

Гибридная архитектура. Для построения синхронизируемых систем на базе SMP используется гибридная архитектура NUMA, главная особенность которой – неоднородный доступ к памяти. Суть ее заключается в методе организации памяти. Память является физически распределенной по различным частям системы, но логически память разделена и пользователь видит единое адресное пространство. Система состоит из однородных базовых модулей (плат), состоящих из небольшого числа процессоров и блока памяти. Модули объединены с помощью высокоскоростного коммутатора. Поддерживается единое адресное пространство, аппаратно поддерживается доступ к памяти других модулей. Эта архитектура также относится к системам МКМД. Пример такой системы приведен на рис.3.2.

Рис.3.2. Гибридная архитектура

Четыре процессора связываются между собой в рамках одного SMP узла. Узлы связаны сетью типа «бабочка». Известны также гибридные архитектуры с коммутатором, когда каждый процессор работает со своей памятью, но модули связаны друг с другом с помощью коммутатора. Коммутаторы могут включаться также между группами процессоров. В настоящий момент максимальное число процессоров в этой системе достигает 1000. Обычно система работает под управлением единой операционной системы.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-12-16; Просмотров: 3780; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.011 сек.