- •Івано-Франківський національний технічний
- •Університет нафти і газу
- •Комп’ютерні системи
- •Конспект лекцій
- •Лекція № 1
- •1.1 Архітектура комп’ютерних систем
- •1.2 Паралельна обробка інформації
- •Контрольні запитання
- •Лекція №2 Основи теорії комп’ютерних систем
- •2.1 Класифікація комп’ютерних систем
- •Рисинук 2.2 - Класи комп’ютерних систем
- •2.2 Паралельні алгоритми
- •2.3 Характеристика типових схем комунікації в багатопроцесорних комп’ютерних системах
- •2.4 Закон Амдала
- •Контрольні запитання
- •Лекція №3 Конвеєрні комп’ютерні системи
- •3.1 Обробка інформації векторним процесором
- •3.2 Процесор з паралельним алп
- •3.3 Структура векторного процесора
- •3.4 Векторно-конвеєрні комп’ютерні системи
- •Контрольні запитання
- •Лекція №4 Матричні комп’ютерні системи
- •4.1 Матричний процесор
- •4.2 Матрична комп’ютерна система
- •If a (умова a) then do в
- •4.3 Архітектура матричних комп’ютерних систем
- •4.4 Структура процесорного елементу
- •4.5 Підключення і відключення процесорних елементів.
- •Контрольні запитання
- •Лекція № 5 Комп’ютерні системи класу simd
- •Контрольні запитання
- •Лекція № 6 Мультипроцесорні комп’ютерні системи
- •6.1 Загальна характеристика мультипроцесорних комп’ютерних систем
- •6.2 Мультипроцесори типу numa
- •6.3 Мультипроцесори типу coma
- •6.4 Мультипроцесорна комп’ютерна система Sun Enterprise 10000:
- •Контрольні запитання
- •Лекція №7 Мультикомп’ютерні комп’ютерні системи
- •7.1 Загальна характеристика мультикомп’ютерних комп’ютерних систем
- •Мультикомп’ютерна кс
- •7.2 Рівні комплексування у кс
- •7.3 Кластери
- •7.4 Топологія кластерних пар
- •7.5 Кластер Beowulf
- •7.6 Кластер ac3 Velocity Cluster
- •7.7 Кластер ncsa nt Supercluster
- •Контрольні запитання
- •Лекція № 8 Комп’ютерні системи з нетрадиційною архітектурою
- •8.1 Асоціативні кс
- •8.2 Систолічні кс
- •8.3 Класифікація структур систол
- •8.4 Кс з наддовгими командами (vliw)
- •8.5 Комп’ютерні системи з явним паралелізмом команд
- •8.6 Кс з обробкою за принципом хвильового фронту
- •8.7 Кс на базі трансп'ютерів і з неоднорідним доступом до пам'яті
- •Контрольні запитання
- •Лекція № 9 Організація пам’яті у комп’ютерних системах
- •9.1 Запам’ятовувальні пристрої комп'ютера
- •9.2 Системи із загальною і розподіленою пам'яттю
- •9.3 Багаторівнева організація загальної пам'яті
- •9.4 Пам'ять з чергуванням адрес
- •9.5 Асоціативна пам'ять
- •Контрольні запитання
- •Лекція № 10 Системи введення-виведення
- •10.1 Мережева базова система введення-виведення netbios
- •10.2 Пристрої для зберігання bios
- •10.3 Виробники bios
- •10.4 Принцип роботи bios
- •Контрольні запитання
- •Лекція № 11 Інтерфейси
- •Контрольні запитання
Рисинук 2.2 - Класи комп’ютерних систем
Клас КС SIMD розділяють на дві підгрупи. У першу підгрупу потрапляють численні суперкомп'ютери і інші машини, які оперують векторами, виконуючи одну і ту ж операцію над кожним елементом вектора. У другу підгрупу потрапляють машини типа ILLIAC IV, в яких головний блок управління посилає команди декільком незалежним АЛП.
Клас КС MIMD розділяють на мультипроцесори (машини з пам'яттю сумісного використання) і мультикомп’ютеры (машини з передачею повідомлень). Існує три типи мультипроцесорів. Вони відрізняються один від одного за способом реалізації пам'яті сумісного використання. Вони називаються UMA (Uniform Memory Access - архітектура з однорідним доступом до пам'яті), NUMA (NonUniform Memory Access - архітектура з неоднорідним доступом до пам'яті) і СОМА (Cache Only Memory Access - архітектура з доступом тільки до кеш-пам'яті).
У машинах UMА кожен процесор має один і той же час доступу до будь-якого модуля пам'яті (найшвидші звернення сповільнюються, щоб відповідати найповільнішим). Це і означає «однорідний». Така однорідність робить продуктивність передбаченою, а цей чинник дуже важливий для написання ефективної програми.
Мультипроцесор NUMA, навпаки, не володіє цією властивістю. Зазвичай є такий модуль пам'яті, який розташований близько до кожного процесора, і доступ до цього модуля пам'яті відбувається набагато швидше, ніж до інших. З погляду продуктивності дуже важливо, куди поміщаються програма і дані. Машини СОМА теж з неоднорідним доступом, але з іншої причини.
У другу підкатегорію класу КС MIMD потрапляють мультикомп’ютери, які на відміну від мультипроцесорів не мають пам'яті сумісного використання на архітектурному рівні. Іншими словами, операційна система в процесорі мультикомп’ютера не може дістати доступ до пам'яті, що відноситься до іншого процесора, просто шляхом виконання команди LOAD. Йому доводиться відправляти повідомлення і чекати відповіді. Саме здатність операційної системи прочитувати слово з віддаленого модуля пам'яті за допомогою команди LOAD відрізняє мультипроцесори від мультикомп’ютеров. В мультикомп’ютері призначені для користувача програми можуть звертатися до інших модулів пам'яті за допомогою команд LOAD і STORE, але цю ілюзію створює операційна система, а не апаратне забезпечення. Різниця незначна, але дуже важлива. Оскільки мультикомп’ютеры не мають прямого доступу до віддалених модулів пам'яті, вони іноді називаються машинами NORMA (NO Remote Memory Access - без доступу до віддалених модулів пам'яті).
Мультикомп’ютери можна розділити на дві категорії. Перша категорія містить процесори МРР (Massively Parallel Processors - процесори з масовим паралелізмом) - дорогі суперкомп'ютери, які складаються з великої кількості процесорів, зв'язаних високошвидкісною комунікаційною мережею. Як приклади можна назвати Cray T3E і IBM SP/2.
Друга категорія мультикомп’ютерів включає робочі станції, які зв'язуються за допомогою вже наявної технології з'єднання. Ці примітивні машини називаються NOW (Network of Workstations - мережа робочих станцій) і COW (ClusterofWorkstattions - кластер робочих станцій).