Многомашинные и многопроцессорные ВС

Лекция 4

Вычислительные системы могут строиться на основе целых компьютеров или отдельных процессоров. В первом случае ВС будет многомашинной, во втором — многопроцессорной.

Многомашинная ВС содержит некоторое число компьютеров, информационно взаимодействующих между собой. Машины могут находиться рядом друг с дру­гом, а могут быть удалены друг от друга на некоторое, иногда значительное рас­стояние (вычислительные сети).

В многомашинных ВС каждый компьютер работает под управлением своей опе­рационной системы (ОС). А поскольку обмен информацией между машинами выполняется под управлением ОС, взаимодействующих друг с другом, динами­ческие характеристики процедур обмена несколько ухудшаются (требуется время на согласование работы самих ОС). Информационное взаимодействие компью­теров в многомашинной ВС может быть организовано на уровне:

□ процессоров;

□ оперативной памяти (ОП);

□ каналов связи.

При непосредственном взаимодействии процессоров друг с другом информаци­онная связь реализуется через регистры процессорной памяти и требует наличия в ОС весьма сложных специальных программ.

Взаимодействие на уровне ОП сводится к программной реализации общего поля оперативной памяти, что несколько проще, но также требует существенной мо­дификации ОС. Под общим полем имеется в виду равнодоступность модулей па­мяти: все модули памяти доступны всем процессорам и каналам связи.

На уровне каналов связи взаимодействие организуется наиболее просто, и мо­жет быть достигнуто внешними по отношению к ОС программами-драйверами, обеспечивающими доступ от каналов связи одной машины к внешним устройст­вам других (формируется общее поле внешней памяти и общий доступ к устрой­ствам ввода-вывода).

Все вышесказанное иллюстрируется схемой взаимодействия компьютеров в двух­машинной ВС, представленной на рис. 2.11.

Рис. 2.11. Схема взаимодействия компьютеров в ВС

Ввиду сложности организации информационного взаимодействия на 1-ми 2-м уровнях в большинстве многомашинных ВС используется 3-й уровень, хотя и ди­намические характеристики (в первую очередь быстродействие), и показатели надежности таких систем существенно ниже.

В многопроцессорной ВС имеется несколько процессоров, информационно вза­имодействующих между собой либо на уровне регистров процессорной памяти, либо на уровне оперативной памяти. Этот тип взаимодействия принят в большин­стве случаев, так как организуется значительно проще и сводится к созданию об­щего поля оперативной памяти для всех процессоров. Общий доступ к внешней памяти и к устройствам ввода-вывода обеспечивается обычно через каналы ОП. Важным является и то, что многопроцессорная вычислительная система работа­ет под управлением единой операционной системы, общей для всех процессоров. Это существенно улучшает динамические характеристики ВС, но требует нали­чия специальной, весьма сложной операционной системы.

Схема взаимодействия процессоров в ВС показана на рис. 2.12.

Быстродействие и надежность многопроцессорных ВС по сравнению с много­машинными, взаимодействующими на 3-м уровне, существенно повышаются, во-первых, ввиду ускоренного обмена информацией между процессорами, более быстрого реагирования на ситуации, возникающие в системе, во-вторых, вслед­ствие большей степени резервирования устройств системы (система сохраняет работоспособность, пока работоспособны хотя бы по одному модулю каждого типа устройств).

Типичным примером массовых многомашинных ВС могут служить компьютерные сети, примером многопроцессорных ВС — суперкомпъютеры.

Рис. 2.12.Схема взаимодействия процессоров в ВС

Дата добавления: 2014-01-06