Многомашинные и многопроцессорные вычислительные системы 





Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Многомашинные и многопроцессорные вычислительные системы



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 компьютерные сети,примером многопроцессорных вычислительных систем (МПВС) – суперкомпьютеры.

 

Тесты к теме 2.1

 

2.1.1.Приорганизацииинформационного взаимодействия компьютеров многомашинной сети на уровне процессоров

а) информационное взаимодействие сводится к программной реализации общего поля оперативной памяти;

б) информационно взаимодействие может быть достигнуто внешними по отношению к ОС программами-драйверами.

в) информационная связь реализуется через регистры процессорной памяти. #

 

2.1.2.Приорганизацииинформационного взаимодействия компьютеров многомашинной сети на уровне оперативной памяти

а) информационное взаимодействие сводится к программной реализации общего поля оперативной памяти;#

б) информационная связь реализуется через регистры процессорной памяти;

в) информационно взаимодействие может быть достигнуто внешними по отношению к ОС программами-драйверами.

 

2.1.3.Приорганизацииинформационного взаимодействия компьютеров многомашинной сети на уровне каналов связи

а) информационная связь реализуется через регистры процессорной памяти;

б) информационно взаимодействие может быть достигнуто внешними по отношению к ОС программами-драйверами.#

в) информационное взаимодействие сводится к программной реализации общего поля оперативной памяти.

 

2.1.4.Типичным примероммногомашинных ВС могут служить

а) компьютерные сети;#

б) суперкомпьютеры.

в) персональные компьютеры.

 

2.1.5.Типичным примероммногопроцессорных ВС могут служить

 

а) компьютерные сети;

б) суперкомпьютеры.#

в) персональные компьютеры.

 

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

а) оперативной памяти;#

б) каналов связи.

в) оперативной памяти и каналов связи.

 

2.1.7.В большинстве многопроцессорных вычислительных системах взаимодействие между процессорами осуществляется на уровне

а) регистров процессорной памяти;
б) оперативной памяти;#

в) регистров процессорной памяти и оперативной памяти.

 

2.1.8.Из уровней информационного взаимодействия компьютеров в многомашинной ВС наиболее сложен в его программной реализации

уровень

 

а) регистров процессорной памяти;#

б) оперативной памяти;

в) каналов связи.

 

2.1.9.Из уровней информационного взаимодействия компьютеров в многомашинной ВС наиболее прост в его программной реализации

 

а) уровень каналов связи;#

б) уровень регистров процессорной памяти;

в) уровень оперативной памяти.

 

Высокопараллельные вычислительные системы

Создать высокопроизводительные системы на одном процессоре не представляется возможным.

Высокопроизводительные вычислительные системы создаются в виде высокопараллельных многопроцессорных вычислительных систем (вычислительных систем с массовым параллелизмом).

Основные разновидности высокопараллельных МПВС:.

1. Магистральные (конвейерные) МПВС, у которых процессор одновременно выполняет разные операции над последовательным потоком обрабатываемых данных. По принятой классификации такие МПВС относятся к системам с многократным потоком

данных (МКОД или MISD – Multiple Instruction Single Data).

2. Векторные МПВС, у которых все процессоры одновременно выполняют одну команду над различными данными – однократный поток команд с многократным потоком данных (ОКМД или SIMD – Single Instruction Multiple Data).

3. Матричные МПВС, у которых микропроцессор одновременно выполняет разные операции над различными данными – многократным потоком данных (МКМД или MIMD – Multiple Instruction Multiple Data).

Перечисленные структуры относятся к многопроцессорным. Соответственно однопроцессорной является структура ОКОД или SISD – Single Instruction Single Data.

В суперкомпьютерах используются все три варианта архитектуры МПВС:

- структура MIMD в классическом ее варианте;

- параллельно-конвейерная модификация, иначе MMISD, т.е. многопроцессорная MISD-архитектура;

- параллельно-векторная модификация, иначе MSIMD, т.е. многопроцессорная SIMD-архитектура.

Наибольшую эффективность показала MSIMD-архитектура, поэтому в современных суперкомпьютерах чаще всего применяется именно она.

Тесты к теме 2.2

2.2.1.Создание высокопроизводительных вычислительных систем на одном процессоре

а) в настоящее время стало возможным;

б) не представляется возможным.#

в) возможно.

 

 

2.2.2.Процессор одновременно выполняет разные операции над последовательным потоком обрабатываемых данных у МПВС, имеющих структуру

 

а) MIMD; б) SISD; в) SIMD; г) MISD#.

 

 

2.2.3.Все процессоры одновременно выполняют одну команду над различными данными у МПВС, имеющих структуру

 

а) MISD; б) SISD; в) SIMD;# г) MIMD.

 

2.2.4.Все процессоры одновременно выполняют разные операции над различными данными у МПВС, имеющих структуру

 

а) MIMD;# б) SISD; в) SIMD; г) MISD.

 

2.2.5.При использовании в суперкомпьютерах наибольшую эффективность показала архитектура

 

а) MSIMD;# б) SISD; в) MIMD; г) MMISD.

 

2.2.6.MMISD-архитектура представляет собой … модификацию MISD-архитектуры

а) параллельно-конвейерную;# б) параллельно-векторную.; в) векторную.

 

2.2.7.MSIMD-архитектура представляет собой … модификацию SIMD-архитектуры

а) параллельно-конвейерную.; б) параллельно-векторную.;# ; в) векторную.

 

 





Последнее изменение этой страницы: 2016-09-05; просмотров: 722; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 52.203.18.65 (0.01 с.)