Способы организации и типы вычислительных систем

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

Многомашинные вычислительные системы это системы, содержащие несколько одинаковых или различных, относительно самостоятельных компьютеров, связанных между собой через устройство обмена информацией, в частности, по каналам связи. В последнем случае речь идет об информационно-вычислительных сетях.

В многомашинных ВС каждый компьютер работает под управлением своей операционной системы (ОС). При этом обмен информацией между машинами выполняется под управлением разных ОС, взаимодействующих друг с другом, и

вследствие этого динамические характеристики процедур обмена несколько ухудшаются (требуется время на согласование работы самих ОС). Информационное взаимодействие компьютеров в многомашинной ВС может быть организована 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: 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 внешними устройствам других (формируется общее поле внешней памяти и общий доступ к устройствам ввода-вывода).

Ввиду сложности организации взаимодействия на уровне процессоров и уровне оперативной памяти в большинстве многомашинных систем используется уровень каналов связи, хотя и быстродействие, и показатели надежности таких систем существенно ниже.

Многопроцессорные вычислительные системы – это системы, содержащие несколько процессоров, информационно взаимодействующих между собой либо на уровне регистров процессорной памяти, либо на уровне оперативной памяти.

Последний 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, обшей для всех процессоров. Это существенно улучшает динамические характеристики ВС, но требует наличия весьма сложной операционной системы.

Быстродействие и надежность многопроцессорных ВС по сравнению с многомашинными, взаимодействующими на уровне каналов связи, 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 многопроцессорных ВС могут служить к о мпьютерные сети,примером многопроцессорных вычислительных систем (МПВС) – суперкомпьютеры.