Вопрос 21. Многомашинные вычислительные комплексы.

Многомашинные средства переработки информации, в отличие многопроцессорных, содержат несколько ЭВМ, каждая из которых имеет свою внутреннюю память и работает под управлением своей операционной системы, и средства обмена информацией между ними. Многомашинные вычислительные комплексы предназначены не только для проведения параллельных вычислений, но и позволяют нескольким операторам одновременно работать с системой.

Построение многомашинных средств переработки информации из серийных ЭВМ со стандартным программным обеспечением проще, чем построение многопроцессорных систем с общим полем памяти и специальной операционной системой.

По степени связи между ЭВМ многомашинные вычислительные комплексы разделяются на несвязанные и связанные. В несвязанных комплексах нет непосредственного физического соединения между ЭВМ, объединение осуществляется путём переноса носителя информации (перфокарты, перфоленты, cd-диска и др.) или переключения внешних запоминающих устройств. Такая система получила название системы пакетной обработки и имеет тот недостаток, что результат вычислений выдаётся с задержкой времени, выдача результатов проводится сразу для всего пакета заданий. У этих систем, как правило, отсутствует интерактивный режим работы, что не позволяет оператору руководить процессом обработки своих данных (одна ошибка в перфокарте приводит к тому, что весь процесс вычислений надо начинать сначала).

В информационных и управляющих системах используются связанные многомашинные комплексы, в которых ЭВМ соединены между собой электрически или совместно используют общие аппаратные средства. В зависимости от требований к скорости обработки информации и её объёма применяются различные системы связи и соответствующие системные средства, обеспечивающие обмен информацией:

– использование каналов прямого доступа к памяти, позволяющих осуществить прямую передачу данных из оперативной памяти одной ЭВМ в оперативную память другой ЭВМ. Эта связь чаще всего используется для передачи управляющей информации;

– через общую оперативную память (рис. 3.11). Между системными шинами обеих ЭВМ включается двухпортовая оперативная память, каждой ЭВМ выделяется массив, предназначенный для записи информации, предназначенной для другой ЭВМ, и по две управляющие ячейки. Записав в массив данные, ЭВМ записывает об этом сообщение. Вторая ЭВМ периодически контролирует эту ячейку, обнаружив там запись, считывает сообщение, помещает во вторую ячейку код квитирования. Этот способ связи ЭВМ друг с другом широко используется в системе автоматизации работы сортировочной горки КГМ;

– применение разделённых блоков управления внешней памятью. Примером использования этого метода может служить система резервирования железнодорожных билетов, в которой три ЭВМ (одна из них находится в горячем резерве) работают с использованием одной базы данных;

Связь ЭВМ через двухпортовую оперативную память

– обмен информацией через центральную ЭВМ. Центральная ЭВМ исполняет роль диспетчера, распределяющего работу между остальными ЭВМ, принимает массив данных от ЭВМ и передаёт его по назначению. Подобная система имеет повышенную надёжность, т.к. при отказе одной из ЭВМ, работа автоматически перераспределяется между остальными машинами (при отказе центральной ЭВМ её роль начинает выполнять одна из рядовых ЭВМ). Часто подобные системы называют системами с функциональной обработкой информации [11]. Каждая из ЭВМ специализируется на вычислении отдельных алгоритмов, например, в микропроцессорных системах управления стрелками и сигналами на станции – управление движением поездов в определённом районе станции;

– через адаптер «канал-канал», когда имеется прямая связь между селекторными каналами двух ЭМВ. Простейший случай взаимодействия двух компьютеров показан на рис. 3.12. При этом используются Сом-порты этих компьютеров (такое соединение часто называют нуль-модемным). Естественно, компьютер не может непосредственно обратиться к ресурсам второго компьютера (как показано на рис.3.12, например, к cd-диску). Это может сделать компьютер В по заданию переданному компьютером А, если у них есть соответствующие программы (на рис.3.12 названы приложениями);

Через адаптер «канал-канал»

– через коммутатор каналов. В случае любое периферийное устройство (принтер, плоттер и пр.) может быть подключено к любому компьютеру;

– связь ЭВМ с помощью вычислительных сетей. При этом могут использоваться локальные, корпоративные или глобальные вычислительные сети. Этот способ построения многомашинных систем в настоящее время является основным и перспективным. В связи с этим сети ЭВМ будут более подробно рассмотрены ниже.