47. Вычислительные системы: определение, назначение, классификация.

Вычислительная система -  комплекс средств вычислительной техники, содержащий не менее двух основных процессоров или ЭВМ с единой системой управления, имеющих общую память, единое математическое обеспечение ЭВМ и общие внешние устройства.

Назначение вычислительной системы – реализация режима разделения машинного времени (многопользовательского). В составе ВС используются несколько вычислителей (процессоров или ЭВМ), что позволяет реализовать параллельную работу различного оборудования, использование нескольких выпрямителей делает вычислительную систему более предпочтительной и в экономическом отношении по сравнению с отдельной ЭВМ. Анализ характеристик показал что в пределах интервалов времени, характеризующегося стабильностью элементной базы, связь стоимости и производительности ЭВМ характеризуется квадратичной зависимостью.

Одним из наиболее распространенных способов классификации ЭВМ является систематика Флинна, в рамках которой основное внимание при анализе архитектуры вычислительных систем уделяется способам взаимодействия последовательностей (потоков) выполняемых команд и обрабатываемых данных. В результате такого подхода различают следующие основные типы систем:

ОКОД – (одиночные команды, одиночные данные) – охватывает все однопроцессорные ЭВМ, у которых есть мультипрограммный режим работы, здесь параллелизм вычислений обеспечивается параллельной работой процессора и УВВ.

ОКМД – (одиночные команды, множественные данные) – содержит один поток команд и несколько потоков данных. В ней имеются идентичные процессоры управляемые одной и той же последовательностью команд, каждый из процессоров обрабатывает свой поток данных. Такие ВС иногда называют векторные, на них хорошо решаются задачи обработки массивов систем данных, уравнения, задачи теории поля.

МКОД – Содержит цепочку последовательно соединенных процессоров, так что информация на выходе одного процессора является входной для другого.

С помощью множественного потока команд решения задач, как бы развертывается последовательно в конвейерной цепочки процессоров, поэтому ВС МКОД называют конвейерной с магистральной обработкой информации.

МКМД – Наиболее универсальная структура ВС. В ней реализован множественный поток и команд и данных, при этом процессоры имеют определенную самостоятельность, достаточно сильно связаны общей памятью команд и данных, а их совместная работа организована.

48. Многопроцессорные вс. Структурная схема.

МПВС строится путем комплексирования нескольких процессоров, работающих с общем полем ОП и общим набором ПУ. Параллельная работа процессоров и распределение общих ресурсов ОП обеспечивается под управлением общей ОС. По сравнению с ММВС здесь доступ, оперативность взаимодействия процессоров более быстрая реакция возникающая как и внутри системы, так и во всей внешней среде. Поэтому МПВС обеспечивают построение комплексов высокой производительности, однако МПВС имеет следующие недостатки:

• Использование ресурсов общей ООП.

• При большом числе процессоров возникают конфликты, когда несколько процессоров обращаются к одним и тем же областям памяти.

В МПВС получили развития параллелизма обработке информации. В общем случае этот процесс сводится к воздействию определенных команд (потоков команд) на последовательных данных (поток данных).

Различают четыре вида вычислительных систем:

• ОКОД – (одиночные команды, одиночные данные);

• ОКМД – (одиночные команды, множественные данные);

• МКОД – (множественные команды, одиночные данные);

• МКМД – (множественные команды, множественные данные);

Структурная схема МКМД:

Структурная схема МКОД: