Организация многомашинных и многопроцессорных ВС

В упрощенном варианте, многомашинная ВС состоит из нескольких ЭВМ, каждая их которых имеет свою память, процессор, каналы ввода-вывода, внешние ЗУ и работает под управлением собственной операционной системы. Использование средств комплексирования (IBM совместимые компьютеры) или специализированных компьютерных сетей позволяет каждой из ЭВМ, входящей в состав ВС совместно использовать оперативную память, внешние запоминающие устройства и каналы ввода/вывода других ЭВМ, что позволяет производить распределенную обработку данных, распараллелить процесс решения задач, а это приводит к повышению производительности системы в целом. Кроме того, резко возрастает надежность такой системы, что очень важно при их использовании в качестве ядра корпоративных систем. При отказе в одной машине обработку данных продолжает другая машина.

В многопроцессорных ВС процессоры, модули ОЗУ и ПУ, включаются в виде отдельных компонент комплекса. Отличительная особенность многопроцессорных ВС – коллективное использование общих ресурсов и управление одной ОС, общей для всех процессоров. Конструктивно все процессоры многопроцессорной ВС размещаются в пределах одной ЭВМ. Связь между ними происходит по высокоскоростным магистралям. Вариантов организации взаимодействия процессоров достаточно много, например, взаимодействие между ними осуществляется через общее поле ОП. Разработка многопроцессорных ВС более трудоемка, чем однопроцессорных или многомашинных ВС.

(а) (б)

Рис. Общая структура многопроцессорной (а) и многомашинной (б) вычислительных систем.

В многопроцессорной ВС по сравнению с многомашинной достигается более быстрый обмен информацией между процессорами, более высокая степень надежности и жизнестойкости. Последнее обстоятельство объясняется способностью системы функционировать при работоспособных модулях каждого типа устройства.

Производительность любой многопроцессорной системы зависит не только от взаимодействия потоков данных и потоков инструкций, она зависит так же от степени и уровня параллелизма в системе, оторганизации передачи данных между параллельно работающими процессорами и многих других факторов.

В основу распараллеливания обработки данных в многопроцессорной системе положены различные принципы. Наиболее известные принципыраспараллеливания – это принцип конвейеризации обработки данных, принцип векторизации, матричный принцип параллельных вычислений, систолический принцип, принцип потока данных, принцип гиперкуба, принцип динамической перестройки структуры и пр.