- •Глава 1. Основные понятия 9
- •Глава 8. Организация виртуальной памяти 227
- •Глава 9. Организация кэш-памяти 246
- •Глава1. Основные понятия
- •1.1. Система программно-аппаратных средств обработки информации
- •1.2.Традиционная классификация эвм
- •1.3. Структуры эвм
- •1.4. Многомашинные комплексы и многопроцессорные системы
- •1.5. Эволюция режимов работы эвм
- •1.5. Особенности построения и эксплуатации современных многопроцессорные и многомашинных комплексов.
- •Глава 2. Программная модель процессора
- •2.1. Общие понятия
- •2.2. Виды используемых структур памяти по принципам размещения и поиска информации
- •2.3. Организация оперативной памяти
- •2.3.1. Оперативная память и адресные пространства процессора
- •2.3.2. Адресация многобайтовых объектов в оперативной памяти
- •2.3.3. Структура и типы команд
- •2.4. Режимы адресации
- •2.5. Типы машинных арифметик
- •2.6. Управление потоком команд.
- •2.7. Контекст программы
- •2.8. Команды cisc- и risc-архитектуры
- •Глава 3. Программная модель мп Intel
- •3.1. Режимы работы
- •3.2. Программная модель 16-ти битового микропроцессора мп ia-16
- •3.2.1. Модель памяти
- •3.2.2. Порты ввода/вывода
- •2.2.3. Регистровый файл
- •3.2.4. Структура команд
- •3.3. Программная модель 32-битового микропроцессора
- •3.3.1. Основные особенности организации
- •3.3.2. Модель памяти
- •3.3.3. Регистровый файл
- •3.3.4. Структура команд и режимы адресации
- •3.3.5. Структура данных
- •Глава 4. Программные модели мп корпорации dec
- •4.1. Программная модель процессоров семейства pdp-11
- •4.2. Программная модель процессоров эвм vax-11 (см 1700)
- •Глава 5. Система прерывания
- •5.1.Функции системы прерывания и общие решения по реализации
- •5.2. Система прерывания в мп intel
- •5.2.1. Система прерывания в мп ia-16
- •5.2.2. Особенности системы прерывания в мп ia-32
- •5.2.3. Организация системы прерывания в pdp 11
- •Глава 6. Организация ввода-вывода
- •6.1. Система ввод/вывода
- •6.2.Теоретические основы операций ввода/вывода
- •6.3. Синхронизация передачи данных при вводе/выводе
- •6.3.1. Ввод/вывод с проверкой готовности
- •6.3.2. Ввод/вывод с использованием системы прерывания
- •6.3.3. Ввод/вывод с использованием устройств прямого доступа к памяти
- •Глава 7. Шинные интерфейсы
- •7.1. Общие положения
- •7.2. Асинхронный системный интерфейс "Общая шина"
- •7.3. Системные интерфейсы мп ia
- •7.4. Локальный интерфейс микропроцессора i80386
- •7.4.1. Особенности локального интерфейса i80386
- •7.4.2. Диаграммы работы локального интерфейса мп i80386
- •7.4.3. Модель функционирования локального интерфейса мп i80386. (интерфейс с конвейерной передачей данных)
- •7.4.4. Специальные циклы
- •7.5. Локальный интерфейс микропроцессора i486 (интерфейс с пакетной передачей данных)
- •7.5.1. Особенности локального интерфейса i486
- •7.5.2. Диаграммы работы локального интерфейса мп i486
- •7.5.3. Модель функционирования локального интерфейса мп i486
- •7.6. Локальный интерфейс мп Pentium (интерфейс с пакетной передачей данных и конвейеризацией передачи адреса)
- •7.7. Интерфейсы с расщепленными транзакциями
- •Глава 8. Организация виртуальной памяти
- •8.2. Основные задачи виртуальной памяти
- •8.3. Страничная организации виртуальной памяти
- •8.3.1. Страничная организация памяти
- •8.3.2. Виртуальная память на основе таблицы математических страниц
- •8.3.3. Упрощенная схема виртуальной памяти на основе таблицы физических страниц
- •8.3.4. Схема виртуальной памяти на основе таблицы физических страниц.
- •Глава 9. Организация кэш-памяти
- •9.1. Назначение и общая схема подключения кэш-памяти
- •9.2. Системы адресации кэш-памяти
- •9.3. Режимы работы кэш-памяти
- •9.4. Иерархическая структура кэш-памяти и средства управления кэш-памятью
- •9.5. Организация когерентности системы кэш-памяти в многопроцессорных системах с общей оперативной памятью.
- •Основные переходы. При запросах на чтение (r):
- •Чтение (sr2):e в s. При запросах на запись (w):
- •Глава 10. Организация системы памяти на жестких дисках
- •10.1.Дисковые массивы и уровни raid
- •125Стр. Из 292
1.5. Особенности построения и эксплуатации современных многопроцессорные и многомашинных комплексов.
Особенностью развития последних десятилетий в области инноваций в организации масштабных вычислений является использование относительно новых вычислительных структур – кластеров и Grid систем.
Кластерные структуры.
Это наиболее перспективные структуры эксплуатации современных ЭВМ.
Кластер – это совокупность объединенных компьютеров (узлов), управляемых и используемых, как единое целое. Каждый узел кластера может быть однопроцессорным или многопроцессорным. В классической схеме при работе с приложениями все узлы разделяют внешнюю память на массиве жестких дисках. Кроме этого, в узлах кластера собственные жесткие диски используются индивидуально для реализации внутренних нужд узла.
Территориально узлы кластера могут располагаться не компактно, а быть рассредоточены по разным этажам и зданиям учебного или научного городка. Для связи узлов кластера в единый вычислительный ресурс используются высокоскоростные линии связи.
Основными целями кластера являются обеспечение:
высокой доступности и отказоустойчивость,
распределением нагрузки,
повышения производительности.
Высокая доступность и отказоустойчивость обеспечивается избыточными процессорами, гарантирующими доступность при отказе отдельных серверов.
В кластерах предусматриваются системы контроля и возможность быстрой конфигурации системы с заменой неисправных узлов.
Распределение нагрузки строится на обработке отдельных запросов и выделении для них свободных процессоров. Для этого один или несколько узлов выделяется для приема запросов, которые динамически перенаправляют эти запросы на обработку в остальные узлы.
Повышение производительности производится за счет разбиения задач на параллельно выполняемые потоки на разных узлах. Для разбиения задач на параллельно выполняемые потоки используются специальные программные системы.
Начало разработки кластеров относится к 1970-м годам. Основой реализации и дальнейшего развития кластеров являются совершенствование способов быстрой связи между узлами (реально используются протоколы TCP/IP) и стандарты методов распараллеливания программ.
Периодом становления кластеров считается годы с 1970г. по 1984г., когда aкорпорация DEC построила свой VAX-кластер на основе ОС VAX/VMS.
В кластерах этой фирмы используются одни из самых современных процессоров, таких как Alpha и Itanium.
Grid системы. Название системы Grid трактуется как решетка (сеть). Имеется в виду об"единение вычислительных кластеров разных фирм в сеть, с использованием интернет-технологий. Первоначально целью такого об"единения ставилась задача повышения эффективности использования кластеров за счет их "сдачи в наем" в вечернее и ночное время фирмам, расположенных в других временных поясах (т.е. представлять вычислительные услуги кластерных систем других фирмам, для сокращения простоев оборудования в ночное и вечернее время). Но в качестве средств связи уже изначально предполагалось использование технологии HTML.
Это в корне меняет дело.
С внедрением Grid систем интернет приобретает новые качества услуг, а именно вычислительные услуги большой производительности, что в корне изменит технологию и средства расчетов.
Вопросы для самопроверки:
1. Определение кластера.
2. Основные цели использования кластеров,
3. Стратегия распределения нагрузки в кластере.
4. Определение Grid-системы