Кластерні комп'ютерні системи

Двома основними проблемами побудови комп'ютерних систем для критично важливих застосувань, зв'язаних з обробкою транзакцій, керуванням базами даних і обслуговуванням телекомунікацій, є забезпечення високої продуктивності та тривалого функціонування систем. Найефективнішим засобом для досягнення заданого рівня продуктивності є застосування паралельних архітектур, які піддаються масштабуванню. Завдання забезпечення тривалого функціонування системи має три складових: надійність, готовність і вартість обслуговування. Всі три складові передбачають, в першу чергу, боротьбу з несправностями системи, що породжуються відмовами і збоями в роботі.

Вартість систем високої готовності набагато перевищує вартість звичайних систем. Певно тому найбільше розповсюдження отримали кластерні системи (Рис.7.5) завдяки їх здатності забезпечити достатньо високий рівень готовності при відносно низьких витратах.

Рис7.5. Кластер

Термін "кластеризація" на сьогодні в комп'ютерній промисловості має багато різноманітних значень. Точне визначення могло б звучати так: "реалізація об'єднання машин, що представляється єдиним цілим для операційної системи, системного програмного забезпечення, прикладних програм і користувачів". Машини, кластеризовані таким способом, можуть при відмові одного процесора дуже швидко перерозподілити роботу на інші процесори всередині кластера. Це, можливо, найважливіше завдання багатьох постачальників систем високої готовності.

Суперкомп'ютери

До класу суперкомп'ютерів належать комп'ютери, що мають максимальну в даний час продуктивність, а також максимальну ємність основної та зовнішньої пам'яті. Вони асоціюються з великими розмірами, великими завданнями, гранично високими характеристиками. Швидкий розвиток комп'ютерної індустрії призводить до відносності даного поняття. Суперкомп'ютер десятирічної давності сьогодні під це визначення вже не потрапляє. Наприклад, продуктивність персональних комп'ютерів, що використовують Pentium-II/300MHz, є близькою до продуктивності суперкомп'ютерів середини 70-х ро-

ків, проте за сьогоднішніми мірками суперкомп'ютерами не є ні ті, ні інші.

Наведемо приклад, що показує основні характеристики комп'ютерів цього класу, які використовуються в даний час.

Мікроконтролери

Мікроконтролери – комп'ютери на кристалі, призначені для керування електронни ми пристроями, зокрема побутовими пристроями, виробничими лініями, вимірюваль ними пристроями і т. д. До складу мікроконтролера входять наступні вузли:

• центральний процесор, розрядністю від 4 до 64 бітів, залежно від потрібної точності обчислень;

• інтерфейси введеиня-виведення, в першу чергу послідовні порти;

• периферійні пристрої, такі як: таймери та схеми захисту, цифроаналогові та ана логоцифрові перетворювачі;

• пам'ять з довільним доступом для зберігання даних;

• постійна пам'ять типу ROM, EPROM, EEPROM чи Flash для зберігання програми;

• генератор тактів.

Така інтеграція названих пристроїв на кристалі дозволяє забезпечити малі габарити та споживання і сприяє широкому використанню мікроконтролерів у різного роду вбудованих системах. Наприклад, в сучасному автомобілі використовується понад 50 мікроконтролерів. Вони також використовуються в побутовій електроніці, мобільних телефонах, виробничих лініях тощо.