Багатомашинні і багатопроцесорні нд

Підвищення швидкодії і надійності ЕОМ забезпечується шляхом створення багатомашинних і багатопроцесорних обчислювальних систем. Такі системи дозволяють виробляти розпаралелювання в часі виконання програми або здійснювати багатозадачність.

Паралельна обробка - метод збільшення швидкості обробки, що дозволяє одночасне виконання декількох команд.

Багатозадачність - можливість виконання декількох програм разом.

У системах з послідовною обробкою багатозадачність може бути реалізована тільки в режимі поділу часу.

Послідовна обробка - дії по обробці даних, які здійснюються в порядку черговості їх надходження.

Режим поділу часу - використання комп'ютера (процесора) декількома користувачами (програмами), зазвичай за допомогою системи квантування часу.

Робота в системах обробки даних і управління, особливо при роботі в режимі реального часу, вимагає високої надійності і готовності, що вирішується на основі принципу надмірності, і орієнтує на побудову такого роду комплексів.

Багатомашинні і багатопроцесорні ВС

Багатомашинна обчислювальна система (ММС) містить кілька ЕОМ, кожна з яких має свою оперативну пам'ять (ОП) і працює під управлінням своєї операційної системи, а також кошти обміну інформацією між машинами. Реалізація обміну інформацією відбувається в кінцевому підсумку шляхом взаємодії операційних систем різних машин між собою. Це погіршує динамічні характеристики процесів межмашинного обміну даними.

Застосування багатомашинних систем дозволяє підвищити надійність обчислювальних комплексів. При відмові в одній машині обробку даних може продовжувати інша машина комплексу. Однак можна помітити, що при цьому устаткування комплексу недостатньо ефективно використовується для цієї мети. Досить в цій системі в кожній з машин вийти з ладу хоча б по одному пристрою, як вся система стає непрацездатною.

Цих недоліків позбавлені багатопроцесорні системи (МПС). У них процесори знаходять статус рядових агрегатів обчислювальної системи, які подібно до інших агрегатів, таким як модулі пам'яті, канали, ПУ, включаються до складу системи в потрібній кількості. Многопроцессорная система містить кілька процесорів, що працюють із загальною ОП, і управляється однією спільною операційною системою.

В МПС в порівнянні з ММС досягається більш швидкий обмін інформацією між процесорами через загальну ОП, і тому може бути отримана більш висока продуктивність, більш швидка реакція на ситуації, що виникають всередині системи і в її зовнішньому середовищі, і більш висока надійність і живучість, так як система зберігає працездатність поки працездатні хоча б по одному модулю кожного типу пристрою.

Однак побудова ММС з стандартно випускаються ЕОМ з їх стандартними операційними системами значно простіше, ніж побудова МПС, що вимагають подолання певних труднощів, що виникають при реалізації спільного поля ОП, і, головне, трудомісткою розробки спеціальної операційної системи.

Прикладом реалізації МПС з стандартно випускаються процесорів Pentium є плата, побудована на чіпсеті фірми INTEL PR440FX (друга назва Providence) і операційної системи Windows NT (New Technology).

Важливою структурною особливістю ВС є спосіб організації зв'язку між пристроями (модулями) системи. Він безпосередньо впливає на швидкість обміну інформацією між модулями системи, а отже, і на продуктивність, швидкість реакції на запити, що надходять, пристосованість до зміни конфігурації, і, нарешті, на розміри витрат апаратури на здійснення міжмодульних зв'язків. Зокрема, від організації міжмодульних зв'язків залежить частота виникнення конфліктів при зверненні процесора до одних і тих же ресурсів і втрати продуктивності через конфлікти. Використовуються такі способи організації міжмодульних зв'язків:

• багаторівневі зв'язку, відповідні ієрархії інтерфейсів ЕОМ;

• регулярні зв'язку між модулями;

• комутатор міжмодульних зв'язків.

Принципи організації МПС та ММС істотно відрізняються в залежності від їх призначення. Тому доцільно розрізняти:

1. ВС, орієнтовані на досягнення надвисокої продуктивності.

2. ВС, орієнтовані на підвищення надійності та живучості.