08.12.2011 Вычислительные системы с неоднородным доступом к памяти (cc-numa)
Рисунок 45 ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ С НЕОДНОРОДНЫМ ДОСТУПОМ К ПАМЯТИ
Вычислительные системы, построенные в соответствии с технологией неоднородного доступа к памяти, позволяют уменьшить нагрузку на сеть соединений между узлами следующим образом.
Имеется множество независимых узлов, каждый из которых может представлять собой, например, SMP-систему. Узел содержит множество процессоров, у каждого из которых присутствуют локальные кэши первого и второго уровней. В узле есть и основная память, общая для всех процессоров этого узла, не рассматриваемая как часть глобальной основной памяти для всей системы. Узлы объединяются с помощью какой-либо сети соединений, которая представлена коммутируемой матрицей, кольцом или имеет другую топологию. Когда процессор инициирует доступ к памяти и нужная ячейка отсутствует. В его локальной кэш-памяти, кэш-память организует операции выбора. Если нужная ячейка находится в локальной основной памяти, то выборка производится с использованием локальной шины. Если же она хранится в удаленной секции глобальной памяти, то формируется запрос, посылаемый по сети соединений на нужную локальную шину и уже по ней к подключенным локальным кэшам. Каждый узел содержит справочник, где хранится информация о местоположении в системе каждой составляющей глобальной памяти, а также о состоянии кэш-памяти.
Вычислительные системы с обработкой по принципу волнового фронта
Вычислительные системы с обработкой по принципу волнового фронта являются разновидностью систолических структур. В основе построения систолических вычислительных систем лежит глобальная синхронизация массива процессоров, предусматривая наличие распространения сигнализирующих сигналов по всей системе. В системе с большим числом ПЭ появляется запаздывание тактовых сигналов, поэтому предпочтительней использовать само синхронизирующие схемы управления ПЭ.
Само синхронизация заключается в том, что в моменты начала очередной операции каждый ПЭ определяет автоматически по мере готовности операндов. В итоге отпадает необходимость глобальной синхронизации, исчезают непроизводительные временные издержки и повышается производительность всей структуры, хотя усложняется аппаратная реализация ПЭ.
В качестве механизма координации межпроцессорного обмена в волновых системах принята асинхронная процедура связи с подтверждениями. Когда какой-либо процессор завершит вычисление, он может передать данные к следующему, когда он будет готов к приему. Для проверки процессор отправляет запрос, а данные посылает после получения подтверждения о готовности их принять. Такой механизм обеспечивает соблюдение заданной последовательности вычислений и делает прохождение фронта через массив процессоров плавным.
Надежность и отказоустойчивость вычислительных систем
Надежность вычислительных систем – работа системы без сбоев в определенных условиях в течении определенного времени (время безотказной работы).
Повышение надежности основано на принципе предотвращения неисправностей путем снижения интенсивности отказов и сбоев за счет применения схем и компонентов с высокой степенью интеграции, снижения помех, обеспечения тепловых режимов их работы. Понятие надежности включает как аппаратное, так и программное обеспечение.
Примером надежной и отказоустойчивой ВС является кластерная ВС.
Отказоустойчивость – способность ВС продолжать действия, заданные программой, после возникновения неисправностей.
Концепции параллельности и отказоустойчивости ВС связаны между собой, поскольку в общих случаях требуются дополнительные компоненты. Поэтому на параллельных ВС доступна как высокая производительность, так и высокая надежность.
Принцип быстрого проявления неисправности реализуется с помощью 2-х методов: самоконтроля и сравнения.
Средства самоконтроля предполагают, что при выполнении некоторой операции модуль делает некоторую дополнительную работу, позволяющую подтвердить правильность полученного состояния.
Метод сравнения используется обычно при реализации сложных устройств обработки данных. Для сравнения используются компараторы. Их использование приводит к увеличению логических схем, но позволяет быстро выявить неисправность.