1.7.1. Вопросы к разделу 1.7

1. В чём заключается сущность модульности и близкодействия ВС?

2. Дайте определение близкодействию?

3. В чём достоинства и недостатки децентрализованности управления ВС?

4. Почему в ВС отдаётся предпочтение асинхронным схемам?

5. Как увеличить значение живучести ВС?

1.8. Архитектурные особенности вс

1.8.1. Архитектурные свойства вс

Следует отметить, что структура ВС приобретает ряд важнейших свойств, которые обеспечивают вычислительной системе большие преимущества перед ранее создаваемыми вычислительными комплексами. К таким свойствам относятся: универсальность, масштабируемость, производительность, реконфигурируемость, надёжность и живучесть, самоконтроль и самодиагностика, технико-экономическая эффективность ВС.

Универсальность ВС заключается в том, что она состоит из вычислительных модулей, имеющих фон-нейманскую или гарвардскую архитектуру, поэтому любая задача, для которой составлен алгоритм, может быть решена на вычислительной системе. Эффективность решения этой задачи зависит от того – на сколько хорошо распараллеливается рассматриваемый алгоритм, сколько вычислителей может быть использовано для решения поставленной задачи.

Масштабируемость обеспечивает способность к наращиванию и сокращению производительности ВС, что даёт возможность в течение длительного времени быть адекватным средством решения сложных задач. Это означает, в частности, что производительность, достигнутую ВС на заданном количестве ВМ можно увеличить, подключив к ВС новый вычислительный модуль. Свойство наращивания производительности предоставляет потенциальную возможность для решения задачи любой сложности.

Производительность ВС достигается за счет усложнения структуры (наращивание количества ВМ). Пределы увеличения производительности полностью зависят от свойства масштабируемости.

Реконфигурируемость ВС бывает статической и динамической. В статическом режиме приспособление структуры ВС под класс решаемых задач – выбор количества вычислительных модулей и структуры сети, определяется предварительно на этапе подготовки задачи к выполнению. При этом возможен, при наличии соответствующего времени, оптимальный или квазиоптимальный подбор конфигурации сети. При решении задач в случае дефицита времени их решения, например, решение задач в реальном масштабе времени, конфигурация сети определяется динамически на основе быстро решаемых эвристических алгоритмов.

Важнейшими свойствами ВС является их надёжность и живучесть.

Определение 1.8.1. Под надёжностью ВС понимается ее способность к автоматической настройке и функционированию таких структурных схем, которые при отказах и восстановлениях вычислительных модулей обеспечивают заданный уровень производительности.

Заданный уровень производительности, как правило, обеспечивается за счёт возможности использования определённого числа исправных ВМ, находящихся в резерве.

При изучении надёжности ВС под отказом понимается событие, при котором система теряет способность выполнять функции, связанные с реализацией параллельной программы с заданным числом ветвей. Если ВС находится в состоянии отказа, то число неисправных ВМ, превосходит число вычислительных модулей, составляющих структурную избыточность. Понятие надёжности ВС, таким образом, совпадает с общепринятым понятием надёжности сложных систем.

Определение 1.8.2. Под живучестью ВС понимаются свойства вычислительной системы, которые в условиях отказов и восстановлений вычислителей, гарантируют производительность в заданных пределах при выполнении параллельной программы даже в случае отсутствия зарезервированных вычислительных модулей .

Понятие живучести ВС характеризует её способности по организации отказоустойчивых вычислений или, говоря иначе, по организации выполнения параллельных программ, допускающих изменение плана распределения ветвей программ по ВМ в известных пределах. При рассмотрении живучести ВС выделяются полные и частичные отказы.

Определение 1.8.3. Под полным отказом понимается событие, состоящие в том, что система теряет способность выполнения параллельной программы.

Определение 1.8.4. Частичным отказом считают события, при которых имеют место отказы вычислительных модулей, однако сохраняется возможность реализации на ВС параллельной программы.

Важным фактором функционирования ВС является самоконтроль и самодиагностика, что обеспечивает её высокую надёжность и живучесть. В качестве контрольно-диагностического подмножества ВС могут быть использованы любые исправные ВМ, а в пределах этого подмножества – любой исправный вычислительный модуль.

Выбор диагностического подмножества ВС производится, как правило, автоматически.

Не менее ценным свойством ВС является конструктивная однородность, что резко повышает её технико-экономическую эффективность. Это свойство ВС позволяет резко сократить сроки её разработки, приводит к высокой технологичности производства, упрощает статическую и динамическую реконфигурацию, облегчает их техническую эксплуатацию.