Понятие многопроцессорных и многомашинных систем

Одной из отличительных особенностей вычислительной системы является сеть обмена, с помощью которой процессоры соединяются друг с другом или с памятью. Модель обмена настолько важна для многопроцессорной системы, что многие характеристики производительности и другие оценки выражаются отношением времени обработки к времени обмена, соответствующим решаемым задачам. Существуют две основные модели межпроцессорного обмена:

одна основана на передаче сообщений,

другая - на использовании общей памяти.

В многопроцессорной системе с общей памятью один процессор осуществляет запись в конкретную ячейку, а другой процессор производит считывание из этой ячейки памяти. Чтобы обеспечить согласованность данных и синхронизацию процессов, обмен часто реализуется по принципу взаимно исключающего доступа к общей памяти методом "почтового ящика".

В архитектурах с локальной памятью непосредственное разделение памяти невозможно. Вместо этого процессоры получают доступ к совместно используемым данным посредством передачи сообщений по сети обмена. Эффективность схемы коммуникаций зависит от протоколов обмена, основных сетей обмена и пропускной способности памяти и каналов обмена.

Таким образом, существующие MIMD-машины распадаются на два основных класса в зависимости от способа организации памяти и методики соединения объединяемых процессоров.

К первой группе относятся машины с общей (разделяемой) основной памятью, объединяющие до нескольких десятков (обычно менее 32) процессоров. Сравнительно небольшое количество процессоров в таких машинах позволяет иметь одну централизованную общую память через которую происходит обмен информацией. Поскольку имеется единственная память с одним и тем же временем доступа, эти машины иногда называются UMA (Uniform Memory Access) а объединение нескольких процессоров называется многопроцессорной системой. Способ организации со сравнительно небольшой разделяемой памятью в настоящее время является наиболее популярным. Структура подобной системы представлена на рис. 1.

Рис. 1. Типовая архитектура мультипроцессорной системы с общей памятью.

Вторую группу машин составляют крупномасштабные системы с распределенной памятью и каждый процессор имеет собственную локальную память и подсистему ввода-вывода, такие системы называются многомашинными. Так как составлены из множества групп – процессор, память, модули ввода-вывода, что составляет отдельную ЭВМ

Рис. 2. Типовая архитектура машины с распределенной памятью.

В многомашинных ВС взаимодействие процессоров осуществляется в форме передачи сообщений. Ни один из процессоров не может обратиться к удаленной памяти без взаимодействия с удаленным процессором, которому она принадлежит. Системы такого типа называют системами с распределенной памятью и высокоскоростным протоколом передачи сообщений.

Вопросы для самоконтроля

1. В чем принципиальное аналоговой информации от цифровой?

Почему происходит потеря информации при переходе от одной формы представления к другой?

В чем заключаются особенности двоичной арифметики.

Как формат представления чисел влияет на точность их представления?

Какие проблемы возникнут при несоответствии форматов представления данных в различных ЭВМ?

Как представить

Вопросы для самостоятельной работы

1. Основные логические элементы И, ИЛИ, НЕ.

2. Понятие информации и виды информации в ЭВМ.

Рекомендуемая литература: Максимов Н.В., Патырка Т.Л. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем.

Литература

1. Цилькер Б.Я. Орлов С.А. Организация ЭВМ и систем: Учебник для вузов.- СПб.:Питер, 2006.