Лекция 5 Вычислительные системы класса мкмд (mimd)

План

1. Многомашинные и многопроцессорные вычислительные системы и комплексы.

1.1. Многомашинные вычислительные комплексы.

1.2. Многопроцессорные вычислительные комплексы и системы.

2. Классификация МКМД-систем.

2.1. Вычислительные системы с общей памятью.

2.2. Вычислительные системы с распределенной памятью.

1. Многомашинные и многопроцессорные вычислительные системы и комплексы

МКМД-системы обладают большей гибкостью по сравнению с ОКМД-системами. Они могут работать и как высокопроизводительные однопользовательские системы, и как многопрограммные вычислительные системы, выполняющие множество задач параллельно. К данному классу систем относятся многомашинные и многопроцессорные вычислительные системы.

В вычислительных системах типа МКМД множество процессоров реализуют независимые потоки команд по обработке собственных "локальных" данных (рис. 5.1). В них используется параллелизм неза­висимых задач или ветвей. Эффективная производительность подобных СОД определяется не только быстродействием каждого вычилителя и их числом, но и накладными расходами на взаимодействия между вычислителями. Крупноблочная структура "классических" мультипроцессоров позволяет уменьшить расходы на взаимодействие процессов. Архитектура МКМД явля­ется единственным способом дальнейшего повышения произво­дительности конвейерных систем.

1.1. Многомашинные вычислительные комплексы

Исторически многомашинные вычислительные комплексы (системы) (ММВК) появились первыми. Уже при использовании ЭВМ первых поколений возникали задачи повышения производительности, надежности и достоверности вычислений. Для этих целей использовали комплекс машин, схематически показанный на рис. 5.2.

П оложения 1 и 3 электронного ключа (ЭК) обеспечивали режим повышенной надежности. При этом одна из машин выполняла вычисления, а другая находилась в «горячем» или «холодном» резерве, т.е. в готовности заменить основную ЭВМ. Положение 2 электронного ключа соответствовало случаю, когда обе машины обеспечивали параллельный режим вычислений.

По характеру связей между ЭВМ в многомашинном вычислительном комплексе (ММВК) различают комплексы:

1) косвенные (слабосвязанные);

2) прямосвязанные.

Косвенные (слабосвязанные) многомашинные ВК. Связь осуществляется через многовходовое внешнее ЗУ по принципу почтового ящика, взаимодействие осуществляется на информацион-ном уровне с целью п овышения надежности (рис. 5.3, а).

Прямосвязанные многомашинные ВК. В прямосвязанных комплексах для связи ЭВМ могут использоваться различные уровни комплексирования (рис. 5.3, б):

1) через общее ОЗУ;

2) через интерфейс прямого управления на командном уровне (при этом реализуется связь процессор-процессор);

3) через адаптер канал-канал.

Связь через ОЗУ информационного характера. Связь процессор-процессор – информационная и командная. При связи через адаптер канал-канал адаптер подключается к селекторному каналу. Такая связь сочетает достоинства связей через общее ОЗУ и общее ВЗУ. Связь адаптер канал-канал – это синхронизация работы ЭВМ и буферизация информации.