5. Комплексы на базе микропроцессоров,

микро- и мини-ЭВМ

Побудительной причиной разработки и развития таких систем явились появление микропроцессорной техники и постоянное стремление разработчиков к достижению высокой производительности. Многочисленные исследования и практические опыты заставляли искать новые структуры. В результате этих работ сформировались выводы о том, что надо многомашинным комплексам придавать свойства, присущие многопроцессорным комплексам, так выделились две группы комплексов.

В первую группу выделили комплексы, память которых доступна для всех ЭВМ – комплексы с общедоступной памятью - кластерные комплексы. Вторую группу комплексов назвали комплексами с общим полем оперативной. На рисунке 3.14 приведен пример комлекса, относящегося к первой группе. Одно из толкований слова «кластер» в словаре по информатике гласит: «Кластер [cluster] – это вычислительная система, состоящая из нескольких компьютеров, соединенных скоростным каналом, и видимая пользователем как одна ЭВМ». Запомните это определение, оно вам еще пригодится.

С истема адресации позволяет рассматривать запоминающие устройства (ЗУ) всего комплекса как единое целое. При этом каждая ЭВМ имеет свою операционную систему и другие ресурсы, необходимые для решения задач. Процессор любой ЭВМ комплекса, при необходимости, имеет возможность обратиться через общие шины, шины отображения и межкластерные шины к любой составляющей памяти комплекса. Общедоступная память обеспечивает возможность нескольким, или всем, ЭВМ работать с одной базой данных, решать одну задачу по частям, затрачивая при этом минимальное время на обмен информацией. Правда, этот режим обработки связан с одной проблемой, а именно, обеспечение синхронизации этапов решения.

Наиболее часто встречаемым примером реализации указанной архитектуры в учебной и технической литературе является комплекс Cm* (США). Основой комплекса являются микро-ЭВМ LSI-11 фирмы DEC. Несколько ЭВМ (до 14) связываются между собой шиной отображения. Общая шина и процессор микро-ЭВМ связаны с шиной отображения через переключатели S _i. Группа ЭВМ, связанных шиной отображения образует кластер. КП одновременно управляет и шиной отображения. Естественно, в таком комплексе доступ к различным запоминающим устройствам осуществляется с разными задержками. Минимальная задержка будет при обращении к собственной памяти, средняя – при обращении к памяти ЭВМ того же кластера, и максимальная - при обращении к ЗУ других кластеров. Комплексы с общим полем памяти (см. рис. 3.15). Архитектура названных комплексов заключается в том, что несколько микро-ЭВМ, каждая из которых имеет собственную оперативную память, имеют возможность обращаться к общей оперативной памяти значительной емкости – большей, чем суммарная память всех ОЗУ. Такая архитектура обеспечивает комплексу большинство свойств характерных для многопроцессорных комплексов, в том числе возможность параллельного решения большой задачи по частям. Представителем этого вида архитектуры называют комплексы типа Cmmp, построенные на базе широко известных в свое время мини-ЭВМ PDP-11/40 фирмы DEC. В комплексе может быть до 16 ЭВМ, имеющих общее поле памяти модульного типа 32 Мбайта. Сильно отличающиеся объемы памяти машин и общего поля памяти обусловили использование адресов обращения к памяти с различной разрядной сеткой. Это в свою очередь привело к необходимости включения в состав машин трансляторов адресов (ТА), преобразующих 18 разрядные адреса памяти машины в 28-разрядные адреса общего адресного пространства. Время доступа к общей памяти не превышает 250 нс. Емкость собственного ОЗУ каждой ЭВМ составляет всего 8 Кбайт.

М ини-ЭВМ имеют дополнительную связь между собой через межпроцессорную шину, что обеспечивает взаимные прерывания и возможность каждым процессором останавливать и запускать другой процессор. Это качество приближает такие комплексы к

многопроцессорным вычислительным комплексам (МПВК), обеспечивая решение на нем единой большой задачи.

Кроме того, кластерные комплексы лучше подходят для организации обработки информации по типу «ведущий-ведомый» а комплексы типа Cmmp допускают дополнительно симметричную обработку и раздельное выполнение заданий каждым процессором.