Многомашинные системы

Мультипроцессорные компьютеры

ЛЕКЦИЯ 1

Вычислительные сети – частный случай распределенных систем

Компьютерные сети относятся к распределенным (или децентрализованным) вычислительным сис­темам. Поскольку основным признаком распределенной вычисли тельной системы является наличие нескольких центров обработки данных, то наряду с компьютерными сетями к распреде­ленным системам относят также мультипроцессорные компьютеры и многомашинные вычисли­тельные комплексы.

В мультипроцессорных компьютерах имеется несколько процессоров, каждый из которых может относительно независимо от остальных выполнять свою программу. В мультипроцес­соре сущест­вует общая для всех процессоров операционная система, которая оперативно распределяет вычис­лительную нагрузку между процессорами. Взаимодействие между отдель­ными процессорами орга­низуется наиболее простым способом – через общую оперативную память.

Сам по себе процессорный блок не является законченным компьютером и поэтому не может вы­полнять программы без остальных блоков мультипроцессорного компьютера – памяти и перифе­рийных устройств. Все периферийные устройства являются общими для всех процессоров мультипроцес­сорной системы. Территориальную распределенность мультипроцессор не поддерживает – все его блоки размещаются в одной или нескольких близко расположен­ных конструкциях, как и у обычного компьютера.

Основное достоинство мультипроцессора – его высокая производительность, которая достига­ется за счет параллельной работы нескольких процессоров. Т. к. при наличии общей памяти взаимодей­ствие процессоров происходит очень быстро, мультипроцессоры могут эффективно выполнять даже приложения с высокой степенью связи по данным.

Еще одним важным свойством мультипроцессорных систем является отказоустойчивость, то есть способность к продолжению работы при отказах некоторых элементов, например, процессоров или блоков памяти. При этом производительность, естественно, снижается, но не до нуля, как в обыч­ных системах, где отсутствует избыточность.

Многомашинные системы – это вычислительный комплекс, включающий в себя несколько компь­ютеров, каждый из которых работает под управлением собственной операционной системы, а также программные и аппаратные средства связи, которые обеспечивают работу всех компьютеров комплекса как единого целого.

Работа любой многомашинной системы определяется двумя главными компонентами: высокоско­ростным механизмом связи процессоров и системным программным обеспечением, которое пре­доставляет пользователям и приложениям прозрачный доступ к ресурсам всех компьютеров, вхо­дящих в комплекс. В состав средств связи входят программные модули, которые занимаются рас­пределением вычислительной нагрузки, синхронизацией вычислений и реконфигурацией системы. Если происходит отказ одного из компьютеров комплекса, его задачи могут быть автоматически переназначены и выполнены на другом компьютере. Если в состав многомашинной системы входят несколько контроллеров внешних устройств, то в случае отказа одного из них другие контроллеры автоматически подхватывают его работу. Так достигается высокая отказустойчивость комплекса в целом.

Помимо повышения отказоустойчивости, многомашинные системы позволяют достичь высокой производительности за счет организации параллельных вычислений. По сравнению с мультипро­цессорными системами возможности параллельной обработки в многомашинных системах ограни­чены: эффективность распараллеливания резко снижается, если параллельно выполняемые задачи тесно связаны между собой по данным. Это объясняется тем, что связь между компьютерами мно­гомашинной системы не такая тесная, как между процессорами в мультипроцессорной системе, ведь основной обмен данными осуществляется через общие многовходовые периферийные устрой­ства. В отличие от мультипроцессоров, где используются сильные программные и ап­паратные связи, в многомашинных системах аппаратные и программные связи между обрабаты­вающими устройствами слабее. Территориальная распределенность в многома­шинных комплексах не обеспечивается, т. к. расстояния между компьютерами определяются дли­ной связи между процессорным блоком и дисковой подсистемой.