Микро эвм

На основе бурного развития микроэлектроники были созданы БИС и на базе их в начале 80х годов появились микропроцессоры.

МП послужили основой для появления нового класса ЭВМ – микро ЭВМ. Любая микроЭВМ состоит из МП, памяти, устройств ввода/вывода информации, и все это объединяется в единую вычислительную систему с помощью интерфейса. По назначению микроЭВМ делятся на универсальные, специализированные и персональные.

Универсальные микроЭВМ имеют большую память, расширенный набор выполняемых команд, большой парк периферийных устройств, развитое программное обеспечение. Все это позволяет решать разные задачи. Специализированные ЭВМ используются в системах управления: они имеют периферийные устройства, или их вообще нет, если такие ЭВМ встраиваются в аппаратуру.

Набор команд таких ЭВМ обычно невелик и определяется задачами, которые ЭВМ выполняет.

Персональные ПК имеют программное обеспечение и интерфейс, предоставляющие максимальные удобства и возможности для работы одного пользователя.

Вычислительные системы

Вычислительная система представляет собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих периферийного оборудования и программного обеспечения, предназначенных для автоматизации процессов приема хранения, обработки и выдачи информации. Создание ВС преследует следующие основные цели:

1. сокращение времени выполнения объема вычислительных работ

2. увеличение эффективности использования аппаратных средств системы

3. повышение надежности функционирования средств ВТ.

ВС относятся к категории сложных систем, основные принципы построения ВС заключаются в следующем:

1. обеспечение работы в различных режимах

2. модульность структуры технических и программных средств

3. типизация и унификация технических средств и средств ПО

4. согласованность пропускных способностей отдельных функциональных частей системы.

ВС можно классифицировать по следующим признакам:

1. по назначению:

а) универсальные

б) специализированные

К числу специализированных относятся управляющие системы, работающие в реальном масштабе времени.

2. по типу МП и микроЭВМ, входящих в ВС:

а) однородные

б) неоднородные

Неоднородные ВС состоят из микроЭВМ различного типа. В них могут использоваться различные специализированные МП для обработки матричных задач, десятичных чисел.

3. по степени территориальной разобщенности ВС бывают:

а) совмещенные

б) распределенные

К совмещенным ВС относятся такие ВС, в которых время передачи информации от одной микроЭВМ к другой мало по сравнению со временем решения этой задачи на одной из них. В распределенных системах микроЭВМ находятся на значительном расстоянии друг от друга и обмениваются информацией по каналам связи через специальную аппаратуру. В этом случае затрачиваемое на обмен информацией время соизмеримо со временем решения задачи.

4. по методу управления элементами ВС они делятся:

а) централизованные

б) децентрализованные

в) системы со смешанным управлением

5. по структурным признакам различают следующие ВС:

а) одноуровневые и многоуровневые

б) с жестким или свободным распределением памяти

Все ВС делятся на две большие группы:

• многопроцессорные, ориентированные главным образом на достижение сверхвысокой производительности

• многомашинные, ориентированные на достижение высокой надежности и живучести.

В современных ПК встречаются варианты установки нескольких МП на одной системной шине. Такая конфигурация и режим работы называются SMP. Такие материнские платы для SMP имеют слоты, в которые устанавливаются процессоры. Шина МП 6-го поколения поддерживает непосредственно до 4х МП. В таких системах применяются двухпроцессорные модули, вставляемые в общую системную или КРОСТ-плату. В мультипроцессорных системах внутренние частоты всех плат должны совпадать. В симметричной системе SMP каждый процессор выполняет свою задачу. В таких системах существует общая для всех МП ОС-система, которая оперативно распределяет вычислительную нагрузку между процессорами. Взаимодействие между отдельными МП организуется наиболее простым способом – через общую шину ОП. Все ПФУ являются для всех МП в такой системе общими. Высокая производительность такой системы достигается за счет параллельной работы нескольких МП. Еще одним важным свойством таких систем является отказоустойчивость (т.е. способность к продолжению работы при отказе некоторых элементов, например, при отказе одного из процессоров или блоков памяти). При этом производительность снижается, но не до нуля. Для обработки аппаратных прерываний в таких системах традиционные аппаратные средства становятся непригодными и начиная с Pentium II введен расширенный программный контроллер прерываний, который называется APIC. Этот контроллер имеет внешние сигналы локальных прерываний и трех проводную интерфейсную шину, по которым процессоры связываются с контроллерами APIC системной платы.

Многомашинная система – это вычислительный комплекс, включающий в себя несколько ПК, каждый из которых работает под управлением собственной ОС, а также аппаратные и программные средства связи ПК, которые обеспечивают работу всех ПК комплекса как единого целого. Работа любой многомашинной системы определяется двумя компонентами:

1. высокоскоростной механизм связи с МП

2. системным ПО, которое предоставляет пользователям и приложениям «прозрачный» доступ ко всем ресурсам всех ПК, входящих в комплекс. В состав средств связи входят программные модули, которые занимаются распределением вычислительной нагрузки, синхронизацией вычислений и реконфигурацией систем.

Если происходит отказ одного из ПК, то его задачи могут быть переназначены и выполнены на другом ПК. То же самое происходит и с внешними устройствами.

Таким образом, достигается высокая отказоустойчивость комплекса в целом. Помимо повышения отказоустойчивости многомашинные системы позволяют достичь высокой производительности за счет организации параллельных вычислений, хотя по сравнению с мультипроцессорными системами, возможность параллельной обработки в них ограничена. И наиболее резко снижается эффективность распараллеливания, если параллельно-выполняемые задачи тесно связаны между собой по данным, т.к. основной обмен данными между процессорами осуществляется через общие многовходовые ПФУ.

В многомашинных системах аппаратные и программные связи между обрабатывающими устройствами являются слабыми.