Многопроцессорный вычислительный комплекс

Вычислительная техника в своем развитии по пути повышения быстродействия ЭВМ приблизилась к физическим пределам, которые обусловлены ограниченной скоростью распространения сигналов в линиях, связывающих элементы и узлы машины. В этих условиях требования практики (сложные физико-технические расчеты, метеорологические расчеты, многомерные экономико-математические модели и другие задачи) по дальнейшему повышению быстродействия ЭВМ могут быть удовлетворены только путем распространения принципа параллелизма на сами устройства обработки информации и создания многомашинных и мультипроцессорных вычислительных систем. Такие системы позволяют производить распараллеливание во времени выполнение программы или параллельное выполнение нескольких программ (задач).

В настоящее время исключительное важное значение приобрела проблема обеспечения высокой надежности и готовности вычислительных систем, работающих в составе различных АСУ и АСУ ТП, в особенности, при работе в режиме реального времени. Эта проблема решается на основе использования принципа избыточности, который также диктует построение многопроцессорных и многомашинных систем.

Различие понятий многомашинной и мультипроцессорной системой заключается в следующем. Многомашинная вычислительная система содержит несколько ЭВМ, каждая из которых имеет свою оперативную память и работает под управлением своей операционной системы, а также средства обмена информацией между машинами. Реализация обмена информацией происходит в конечном счете за счет взаимодействия операционных систем машин между собой. Это ухудшает динамические характеристики процессов межмашинного обмена данными. Но применение многомашинных систем позволяет повысить надежность вычислительных комплексов. Однако можно заметить, что при этом оборудование комплекса недостаточно эффективно используется для этой цели. В многомашинной системе достаточно в каждой ЭВМ выйти из строя по одному устройству (даже разных типов), как вся система становится неработоспособной.

Этих недостатков лишены мультипроцессорные системы. В таких системах процессоры обретают статус рядовых агрегатов вычислительной системы, которые подобно другим агрегатам, таким как модули памяти, каналы, периферийные устройства, включаются в состав системы в нужном количестве.

Вычислительная система называется мультипроцессорной, если она содержит несколько процессоров, работающих с общей оперативной памятью и, быть может, с общими внешними запоминающими устройствами, и управляется одной общей операционной системой.

В мультипроцессорной системе достигается более быстрая, чем в многомашинных системах, реакция на ситуации, возникающие внутри системы и в ее внешней среде, и более высокая надежность и живучесть, так как система сохраняет работоспособность, пока работоспособны хотя бы по одному модулю каждого типа устройств. На основе многопроцессорности и модульного принципа построения других устройств системы возможно создание систем повышенной живучести за счет автоматической перестройки структуры (автоматической реконфигурации) при отказах в отдельных агрегатах, в том числе в процессорах. Многомашинные и многопроцессорные системы могут быть однородными и неоднородными. Однородные системы содержат однотипные ЭВМ или процессоры.

Неоднородные многомашинные системы состоят из ЭВМ различного типа, а в неоднородных мультипроцессорных системах используются различные специализированные процессоры, например, процессоры для операций с плавающей запятой, для обработки десятичных чисел, процессор, реализующий функции операционной системы и другие. Принципы организации мультипроцессорных систем сильно отличаются в зависимости от их назначения. Поэтому целесообразно подразделять их на два класса:

1.мультипроцессорные вычислительные системы, ориентированные на повышение производительности;

2.мультипроцессорные вычислительные системы, ориентированные на повышение надежности и живучести.

Существуют три типа структурной организации МПВК: с общей шиной; с перекрестной коммутацией; с многовходовым ОЗУ.

В комплексах с многовходовыми ОЗУ все , что связано с коммутацией устройств , осуществляется в ОЗУ. В этом случае модули ОЗУ имеют число входов , равное числу устройств , которые к ним подключаются, т.е. для каждого устройства предусматривается свой вход в ОЗУ. В таких комплексах очень просто решается вопрос о выделении каждому процессору своей оперативной памяти, недоступной другим процессорам. Выделение индивидуальной памяти каждому процессору позволяет хранить в ней информацию, которая необходима только одному процессору. Это позволяет избежать части конфликтов, которые неизбежно возникают при общей оперативной памяти. Кроме того, уменьшается вероятность искажения информации в ОЗУ другими процессорами.

Однако комплексы с многовходовыми ОЗУ имеют тот недостаток, что в случае выхода из строя какого-либо процессора, доступ к его памяти затруднен и информация может быть переписана в другой модуль ОЗУ только через канал ввода-вывода и внешнее запоминающее устройство, что требует много времени.

Советуем почитать:

Энергонезависимая память для телевизоров седьмого поколения
Развитие вещательного телевидения идет по пути постоянного повышения качества телевизионного изображения и звукового сопровождения, расширения функциональных возможностей телевизора и п ...

Ультразвуковые сканеры
Ультразвуковые аппараты для интроскопии в литературе встречаются под разными названиями: эхоскопы, эхотомоскопы, УЗ сканеры. Первое и второе названия подчеркивают их физическую сущность ...

Разработка микропроцессорной системы управления объектом
Микропроцессорная система (далее МПС) предназначена для управления некоторыми объектами. Рисунок 1 - Структурная схема связи МПС с внешними объектами. Согласно рисунку ...

Меню



© 2015 TechExternal