Тема 4. Кластерные структуры

Тема 3. Понятие открытой системы

Широкое распространение информационно-вычислительных систем в самых разных областях современной жизни: промышленности, финансах, образовании и культуре, - делает актуальным вопрос о создании некоторых стандартов выполнения ИВС. Наиболее комплексно эти вопросы ставятся в научном направлении, которое определяет концепцию "открытых систем".

Открытая система для ИВС - это среда для прикладных программ, базирующаяся на стандартных интерфейсах и обеспечивающей мобильность прикладных систем, персонала и взаимодействие (интероперабельность) систем. Таким образом важнейшими свойствами открытой ИВС будут:

¨ мобильность прикладных программ, т.е. возможность переноса программ с одной аппаратной платформы на другую с минимальными доработками или даже без них;

¨ мобильность персонала, т.е. возможность подготовки персонала для работы на ИВС с минимальными временными и трудозатратами;

¨ четкие условия взаимодействия частей ИВС и сетей с использованием открытых (общедоступных) спецификаций.

Ключевой момент в обеспечении свойств открытых ИВС -использование открытых спецификаций, т.е. спецификаций (которые поддерживаются открытым, гласным согласительным процессом, направленным на постоянную адаптацию новым технологиям).

Кластерные структуры или просто кластеры являются самым дешевым способом наращивания производительности уже инсталлированных компьютеров.

Кластер представляет собой набор из нескольких ЭВМ, соединенных через некоторую инфраструктуру. В качестве такой инфраструктуры может выступать обычная компьютерная сеть, однако из соображений повышения производительности желательно иметь высокоскоростные соединения (FDDI, ATM, HiPPI и т.п.).

Кластеры могут быть образованы как из различных компьютеров (гетерогенные кластеры), так и из одинаковых (гомогенные кластеры).

Кластеры являются примером слабо связанных систем, поскольку модули памяти распределены по всей системе и закреплены за отдельными процессорами. Добавление компьютеров в кластер позволяет увеличивать пропускную способность памяти и наращивать производительность.

В кластерных системах для организации взаимодействия между процессами, выполняющимися на разных компьютерах при решении одной задачи, применяются различные модели обмена сообщениями (PVM, MPI и другие). Однако задача распараллеливания вычислений в таких системах с распределенной между отдельными компьютерами памятью в рамках этих моделей является более сложной, чем в моделях с общим полем памяти (как, например, в SMP-серверах).

В кластеры могут объединяться различные компьютеры, однако наиболее известными кластерами в мире являются IBM SP2 и SGI Power CHALLENGEarray.

СОДЕРЖАНИЕ

введение

1. общие сведения

1.1. Технико-эксплуатационные характеристики ЭВМ

1.2. История развития ЭВМ

1.3. Классификация ЭВМ

1.3.1. Классификация ЭВМ по назначению

1.3.2. Классификация ЭВМ по функциональным возможностям и размерам

Функциональная и структурная организация ЭВМ

1.1.3. Связь между функциональной и структурной организацией ЭВМ

1.1.4. Обобщенная структура ЭВМ и пути её развития

1.1.4.1. Обрабатывающая подсистема

1.1.4.2. Подсистема памяти

1.1.4.3. Подсистема ввода-вывода

1.1.4.4. Подсистема управления и обслуживания

2. Архитектуры ЭВМ

SISD-компьютеры

2.1.1. Компьютеры с CISC архитектурой

2.1.2. Компьютеры с RISC архитектурой

2.1.3. Компьютеры с суперскалярной обработкой

SIMD-компьютеры

2.1.4. Матричная архитектура

2.1.5. Векторно-конвейерная архитектура

2.1.6. ММХ технология

MISD компьютеры

MIMD компьютеры

2.1.7. Многопроцессорные вычислительные системы

2.1.7.1. Многопроцессорные вычислительные системы с общей шиной.

2.1.7.2. Многопроцессорные вычислительные системы с многовходовыми модулями ОП.

2.1.8. Многомашинные вычислительные системы (ММВС)

2.1.8.1. Многомашинные комплексы

2.1.8.2. ММР архитектура

3. Структура и форматы команд ЭВМ

Форматы команд ЭВМ

Способы адресации

3.1.1. Классификация способов адресации по наличию адресной информации в команде

3.1.2. Классификация способов адресации по кратности обращения в память

3.1.3. Классификация по способу формирования исполнительных адресов ячеек памяти

3.1.3.1. Относительная адресация

3.1.3.2. Стековая адресация

4. Типы данных

Данные со знаком

Данные без знака

Данные в формате с плавающей точкой

Двоично-десятичные данные

Данные типа строка

Символьные данные

Данные типа указатель

Теги и дескрипторы. Самоопределяемые данные

5. ПРОЦЕССОРЫ. ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОЦЕССОР

Логическая структура ЦП

Структурная схема процессора

Характеристики процессора

Регистровые структуры центрального процессора

5.1.1. Основные функциональные регистры

5.1.2. Регистры процессора обработки чисел с плавающей точкой

5.1.3. Системные регистры

5.1.4. Регистры отладки и тестирования

Назначение и Классификация ЦУУ

УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ ЦП

5.1.5. ЦУУ с жесткой логикой.

5.1.6. ЦУУ с микропрограммной логикой

5.1.7. Процедура выполнения команд

6. ЯЗЫК МИКРООПЕРАЦИЙ

Описание слов, регистров и шин

Описание массива данных и памяти.

Описание микроопераций

Условные микрооператоры.

7. АРИФМЕТИКО-ЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

Структура алу

Сумматоры

Классификация АЛУ

Методы повышения быстродействия АЛУ

8. ПАМЯТЬ ЭВМ

Организация внутренней памяти процессора.

Оперативная память и методы управления ОП

8.1.1. Методы управления памятью без использования дискового

пространства (без использования внешней памяти).

8.1.1.1. Распределение памяти фиксированными разделами.

8.1.1.2. Размещение памяти с перемещаемыми разделами.

Организация виртуальной памяти.

8.1.2. Страничное распределение.

8.1.3. Сегментное распределение.

8.1.4. Странично - сегментное распределение.

8.1.5. Свопинг

Методы повышения пропускной способности ОП.

8.1.6. Выборка широким словом.

8.1.7. Расслоение сообщений.

Методы организации кэш-памяти

8.1.8. Типовая структура кэш-памяти

8.1.9. Способы размещения данных в кэш-памяти.

8.1.9.1. Прямое распределение.

8.1.9.2. Полностью ассоциативное распределение.

8.1.9.3. Частично ассоциативное распределение.

8.1.9.4. Распределение секторов.

8.1.10. Методы обновления строк в основной памяти

Системы внешней памяти

9. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ СИСТЕМЫ ПРЕРЫВАНИЯ ПРОГРАММ

Характеристики системы прерываний

Программно-управляемый приоритет прерывающих программ

Организация перехода к прерывающей программе

10. подСИСТЕМА ВВОДА/ВЫВОДА

Принципы организации подсистемы ввода/вывода

Каналы ввода-вывода

Интерфейсы ввода-вывода

10.1.1. Классификация интерфейсов

10.1.2. ТИПЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАНДАРТНЫХ ШИН

11. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

Общие положения

Классификация ВС

Понятие открытой системы

Кластерные структуры

Дата добавления: 2014-01-20