МНОГОПРОЦЕССОРНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

МПВК-это комплекс, включающий в себя 2 или более процессоров имеющих общую память, общие ПУ и работающий под управлением одной ОС, которая осуществляет управление техническими и программными средствами комплекса.

Общий подход к построению таких систем:

ПВВ

Наиболее важной является задача распределения ресурсов между задачами .ОС должны уметь разрешать эти конфликты на основе системы приоритетов .

Первая идея создания МПВК была предложена фирмой «Барроуз» в 1968 г. Был предложен ВК из 4-х процессоров ,16 модулей памяти ,10 каналов ввода/вывода .

С точки зрения структурной организации МПВК можно разделить на 3 типа:

1)МПВК с общей шиной ;

2)МПВК с перекрестной коммутацией;

3)МПВК с многовходовым ОЗУ;

1.МПВК с общей шиной;

¼

ИВВ

ИВВ

ОЗУ

ОЗУ

ОЗУ

По шине передаются : информация, адреса, сигналы управления .Интерфейс здесь односвязанный, т.е. в каждый момент времени могут взаимодействовать только 2 устройства. Если к взаимодействию готовы 2 и более устройств, то возникают конфликты из-за связей. Разрешение конфликта возможно путем назначения приоритетов и соответствующих очередей. Системой приоритетов заведует ,либо один из процессоров ,либо арбитр шины ,который распределяет шину во времени .

Достоинства такой организации :

1)простота управления и удаление устройств из комплекса ;

2)простота построения ;

Недостатки:

1)невысокое быстродействие;

2)конфликты из-за связей;

3)количество процессоров ограничено(не более 4);

4)низкая надежность из-за наличия общего ресурса;

2.МПВК с перекрестной коммутацией;

Эта проблема решается путем введения второй шины. Дальнейшее увеличение количества шин позволяет перейти ко второму типу структурной организации МПВК на основе перекрестной коммутации. Связь между устройствами осуществляется специальным модулем – коммутационной матрицей.

Конфликты из-за связей уменьшены ,но конфликты из-за ресурсов неизбежны ,поэтому система приоритетов и очередей остается.

Достоинства:

1)возможность установления связей между парой устройств на длительное время ;

2)высокая надежность и живучесть;

Недостатки:

1)сложность наращивания ;

2)при достаточно большом количестве устройств коммутационная матрица становится сложной ,поэтому приходится разбивать КМ на несколько подматриц;

3)низкое быстродействие коммутации узлов матрицы с учетом многоразрядности информации.

3.МПВК с многовходовой ОЗУ

КВВ

К   ОЗУ

К   ОЗУ

Достоинства:

1)средства коммутации распределены по отдельным блокам ;

Недостатки:

1)сложность добавления дополнительных устройств;

Кроме этого МПВК могут классифицироваться по типу связей с памятью для организации вычислительного процесса по многопроцессорной технологии.

1.МПВК с общей памятью.

К ним относятся МПВК с многовходовыми ОЗУ. Если количество модулей ОЗУ и количество процессоров совпадает, но при всеобщих связях одновременно могут взаимодействовать несколько пар устройств.

2.МПВК с индивидуальной памятью.

Процессоры в основном работают с собственными модулями памяти.

ОЗУ3

П3   БО

УВВ

КВ

ОЗУ2

К     ООЗУ

ОЗУ1

П2   БО

П1   БО

Принципы индивидуальной памяти позволяет исключить сложные коммутаторы на входах ОЗУ ,вследствие чего может быть повышена производительность.

Недостаток: потеря производительности при обмене с общим модулем памяти.

Лекция №8