Текст 2 три типа (структуры, или архитектуры) мультипроцессорных систем

Общая структура ЭВМ. Большинство современных компьютеров в основных чертах соответствуют принципам, изложенным фон Нейманом и имеют следующие устройства:

арифметико-логическре устройство, выполняющее арифметические и логические операции;

устройство управления, которое организует процесс выполнения программ;

запоминающее устройство, или память для хранения программ и данных;

внешние устройства для ввода-вывода информации.

Центральный процессор- устройство, которое обеспечивает обработку данных по заданной программе. Программу и обрабатываемые данные процессор (в основном) получает из оперативной памяти (процессор включает в себя одно или несколько арифметико-логических устройств). Процессоры бывают двух видов: а) универсальные (обеспечивают обработку данных во всех областях применения примерно с одинаковой скоростью); б) специализированные (обеспечивают быстрое решение задач в определенной области, но вне этой области специализированные процессоры решают задачи крайне медленно и неэффективно, либо совсем не решают). К основным характеристикам процессора относятся - производительность (чем выше тактовая частота, тем выше производительность процессора) и разрядность (количество одновременно обрабатываемых символов; шкала разрядности - 16, 32, 64, 128, 256).

Итак, команды от источника (например, оперативной памяти) поступают в центральный процессор (ЦП). Он расшифровывает и выполняет задания, а затем или сообщает полученные результаты, или пересылает их в память машины, или делает и то и другое. Центральный процессор расположен внутри корпуса ЭВМ и является ее «мозгом» и координирующим центром. Он выполняет арифметические действия, логические операции и осуществляет управление. При этом арифметические и логические операции выполняются одним элементом ЦП (арифметико-логическим устройством), ауправление реализуется другим (устройством управления).

Устройство управления координирует работу всех устройств ЭВМ. Казалось бы, если центральный процессор выполняет столь важную функцию и работает с огромной скоростью, то его размеры должны быть громадными. На самом деле он может быть просто крошечным и представляет собой микросхему. ЦП компьютера может представлять собой один кремниевый кристалл, т.е. тонкая пластинка площадью 160 мм ². В таких случаях ЦП называют микропроцессором.Но даже если в составе ЦП работают одновременно несколько кристаллов, то и такой ЦП называют микропроцессором.

В современных ПК для ускорения работы микропроцессора используется сопроцессор - устройство, осуществляющее обработку чисел с плавающей запятой. При проведении расчетов с такими числами каждая операция над ними моделируется с помощью нескольких десятков операций микропроцессора. Это сильно снижает эффективность применения компьютера для научных вычислений, при использовании машинной графики и для других применений с интенсивным использованием чисел с плавающей точкой. Наличие сопроцессора может увеличить скорость выполнения этих операций в 5-15 раз. Микропроцессоры Intel-80496 и Pentium сами поддерживают операции с плавающей точкой, поэтому при их использовании сопроцессор не требуется.

Следует также сказать, что ЭВМ может иметь несколько процессоров (в этом случае центральный процессор как бы управляет остальными). Многопроцессорные системы, ориентированные на достижение сверхбольших скоростей работы, содержат десятки или сотни сравнительно простых процессоров с упрощенными блоками управления. Такие вычислительные системы, их специализация на определенном круге задач допускает эффективное распараллеливание вычислений.

Существуют несколько типов МКМД. К ним относятся: мультпроцессорные системы, системы с мультиобработкой, многомашинные системы, компьютерные сети.

В зависимости от того, как устроен коммутатор, существуют три типа (структуры, или архитектуры) мультипроцессорных систем.

1) Система с шинной коммутацией. Достоинство данной архитектуры - ее простота, а недостаток архитектуры состоит в том, что при работе возникают ограничения в передаче команд и данных по шине.

2) Системы с матричной коммутацией. Достоинство этой архитектуры -высокое быстродействие, что зависит от коммутатора, недостаток – дороговизна.

3) Системы с многопортовой памятью. В этой архитектуре число процессоров невелико, функции коммутатора распределены по запоминающим устройствам, в результате чего они являются самыми дорогими блоками. Расширение системы зависит от количества портов запоминающих устройств и достигается очень сложно