G. Организация мультипроцессорных и мультикомпьютерных систем

Если отбросить детали и выделить общую идею построения большинства современных параллельных вычислительных систем, то останется лишь два класса. Это есть параллелизм в явном виде.

Первый класс - это компьютеры с общей памятью. Системы, построенные по такому принципу, иногда называют мультипроцессорными "системами или просто мультипроцессорами. В системе присутствует несколько равноправных процессоров, имеющих одинаковый доступ к единой памяти (рис. 3.8 ). Все процессоры "разделяют" между собой общую памят ь, отсюда еще одно название компьютеров этого класса — компьютеры с разделяемой памятью. Все процессоры работают с единым адресным пространством: если один процессор записал значение 79 в ячейку по адресу 1024, то другой процессор, прочитав содуржимое ячейки, расположенное по адресу 1024, получит значение 79.

Рис. 3.S. Параллельные компьютеры с общей памятью Второй класс - это компьютеры с распределенной памятью, которые по

аналогии с предьи

Процессорный элемент

и г

Процессорный элемент

и г

Процессорный элемент

п

…

Разделяемая память (оперативная память)

1им классом иногда называют мультикомпьютерными

системами (рис. 3.9). По сути дела, каждый вычислительный узел является полноценным компьютером со своим процессором, памятью, подсистемой ввода/вывода, операционной системой. В такой ситуации, если один процессор запишет значение 79 по адресу 1024, то это никак не повлияет на то, что по тому же адресу прочитает другой, поскольку каждый из них работает в своем адресном пространстве.

Процессорный элемент		Процессорный элемент
Локальная память (ОП.ЖД)		Локальная память (ОП, ЖД)

Процессорный элемент

Локальная память (ОП, ЖД)

Рис. 3.9. Параллельные компьютеры с распределенной памятью

К компьютерам с общей памятью относятся все системы класса Symmetric Multi Processors (SMP). В SMP все, кроме нескольких процессоров, в одном экземпляре: одна память, одна операционная система, одна подсистема ввода/вывода. Слово "симметричный" в названии архитектуры означает, что каждый процессор может делать все то, что и любой другой. Кстати, в настоящее время SMP часто рассматривают как альтернативное название для компьютеров с

общей памятью, чему дополнительно способствуют два возможных варианта расшифровки данной аббревиатуры: Symmetric Multi Processors и Shared Memory Processors.

Эти два класса, компьютеры с общей и распределенной памятью, появились не случайно. Они отражают две основные задачи параллельных вычислений. Первая задача заключается в построении вычислительных систем с максимальной производительностью. Это легко позволяет сделать компьютеры с распределенной памятью. Уже сегодня существуют установки, объединяющие тысячи вычислительных узлов в рамках единой коммуникационной среды. Даже Интернет можно рассматривать как самый большой параллельный компьютер с распределенной памятью, объединяющий миллионы вычислительных узлов. Практически единственный способ программирования подобных систем - это использование систем обмена сообщениями, например, PVM или MPI, что не всегда просто. Отсюда возникает вторая задача - поиск методов разработки эффективного программного обеспечения для параллельных вычислительных систем.

Данная задача немного проще решается для компьютеров с общей памятью. Накладные расходы на обмен данными между процессорами через общую память минимальны, а технологии программирования таких систем, как правило, проще. Проблема здесь в другом. По технологическим причинам не удается объединить большое число процессоров с единой оперативной памятью, слудовательно большую производительность на таких системах сегодня получить невозможно. В обоих случаях проблемным звеном является система коммутации, связывающая либо процессоры с модулями памяти, либо процессоры между собой.

Дата добавления: 2014-01-06