№117 Многомашинные системы

Многомашинный комплекс (ММК) – это комплекс, включающий в себя 2 или более ЭВМ, каждая из которых имеет процессор, ОЗУ, набор ПУ и работают под управлением собственной ОС, связи между которыми обеспечивают выполнение функций возложенных на комплекс.

Характер связей между ЭВМ зависит от возложенных на комплекс целей. Чаще всего целью является повышение производительности или надёжности или и то и другое вместе.

По характеру связи между ЭВМ ММК можно разделить на три типа:

1) Косвенно или слабо связанные. Связь между машинами осуществляется только через внешние ЗУ и является информационной. Для обеспечения таких связей используются устройства управления внешними устройствами с 2 или более входами. Используется принцип почтовой связи. Такая структура используется для повышения надёжности путём резервирования (используется основная и резервная ЭВМ (ОЭВМ и РЭВМ); ОЭВМ решает какие-то задачи, а результаты оставляет на внешнем ЗУ, чтобы в случае выхода из строя РЭВМ смогла продолжать решать задачу, используя информацию с внешних ЗУ).

При такой связи м. б. несколько способов организации работы ММК:

- РЭВМ находится в выключенном состоянии и включается только при отказе ОЭВМ. Время начала работы РЭВМ определяется: временем включения, временем вхождения в работу, временем проверки. Соответственно общее время достаточно велико.

- РЭВМ находится в состоянии полной готовности и в любое время может заменить ОЭВМ, причём РЭВМ ничего не решает или решает контрольные задачи. В этом случае переход от ОЭВМ к РЭВМ может происходить без перерыва. Однако т. к. ОЭВМ обновляет данные во внешнем ЗУ не непрерывно, а с определёнными интервалами, то РЭВМ начинает решать задачу возвращаясь на некоторое время назад к моменту последней записи.

- для полного исключения перерыва между выдачей результатов, обе ЭВМ решают одновременно одни и те же задачи, но результаты выдаёт только ОЭВМ, а в случае выхода из строя их начинает выдавать РЭВМ. При этом общее внешнее ЗУ используется только для контроля.

2) Прямо связанные ММК обладают гораздо большей гибкостью, в них существуют 3 типа связей: - через общие ОЗУ. Связь получается гораздо лучше, чем с общим ЗУ, так как процессор имеет прямой доступ к ОЗУ, т. е. больше скорость, т. е. уменьшается интервал выдачи информации.

Недостаток: при выходе из строя ОЗУ вся система перестаёт работать.

- непосредственная связь между процессорами м. б. не только информационной, но и командной, т. е. по каналу управления один процесс может управлять работой другого. Уменьшает время перехода от ОЭВМ к РЭВМ, позволяет осуществлять более полный взаимный контроль ЭВМ, но передача больших массивов информации по каналу управления нецелесообразна, т. к. при этом выч. процесс полностью останавливается, процессоры занимаются только обменом информации.

-связь через к-к устраняет недостатки связи через ОЗУ, но при этом практически не уменьшается возможность системы по обмену информацией по сравнению с первым способом. Адаптер к-к подключается к селекторным каналам ЭВМ (он должен обеспечивать взаимную синхронизацию в работе двух ЭВМ и буферизацию информации при её передаче). Однако из-за большого разнообразия режимов работы двух ЭВМ и их реализации, адаптеры являются сложными.

3) Саттелитные ЭВМ. Для них характерны не тип связи, а принципы взаимодействия ЭВМ. Связь осуществляется через адаптер к-к. ЭВМ отличаются по производительности: ОЭВМ высокопроизводительная и предназначена для основной обработки информации, РЭВМ гораздо менее производительная (саттелитная) предназначена для организации обмена информации между ОЭВМ и ПУ, внешним ЗУ, удалёнными абонентами; также может вести предварительную обработку информации. При этом ОЭВМ освобождается от выполнения действий, не требующих высокой производительности и разрядности. Некоторые ММК включают несколько саттелитных ЭВМ, при этом любая из них ориентируется на выполнение определённых функций.

Саттелитные комплексы решают только одну задачу:

повышают производительность системы, не затрагивая показателей надёжности.

№118 Топологическая структура вычислительных систем. Примеры реализаций.

Межпроцессорные связи и их классификация:

СВЯЗИ

Прямые Косвенные

Централизованные Децентрализованные

Индивидуальные Распределённые Инд. Распред. Инд. Распред.

П – альтернатив нет и поэтому не требуется управления соединением.

КЦ – сообщения передаются через единый пункт (пункт назначения и источник след-щих передач).

КД – осуществляется выбор одного из нескольких путей передач.

ПР соответствует кольцевая структура процессорных элементов без коммутаторов,

каждый элемент которой имеет соседа предшественника и соседа приемника.

Передача инициируется предшественником, после чего следующий элемент

проверяет адрес сообщения и если он не совпадает передает его по индивидуальн.

пути своему приемнику. Передача прекращается в пункте назначения.

Отличается логической простотой и модульностью, однако низкая надёжность и

ограниченная скорость. Пример – система команд CAMAC.

ПР с полным набором связей – каждый источник имеет пути ко всем премникам.

Высокая стоимость при большом числе элементов, но высокая скорость обмена

при простой логике организации. Система MERRIT.

ПИ соответствует классическая многопроцессорная система

с общей памятью. Высокая скорость, т. к. обмен представляет

собой процесс записи или считывания из памяти. Но если общая

память используется и для обработки данных, то она становится узким местом в системе.

ПИ также относят к прямым передачам с общими путями. Связь

осуществляется по одному пути в режиме разделения времени. Простота и

выраженная модульность. Необходимо тщательное планирование времени

занятия шины. Система CAMAC (аэрокосмические и военные системы).

КЦР характерна структура звезды. Передача сообщений осуществляется

через центральный коммутатор ЦК (матричный коммутатор, процессор).

Простая логика работы, но низкая надёжность.

КЦИ соответствует структура с общей шиной

и ЦК. При передаче информации процессор

посылает информацию через общую шину в ЦК,который переправляет

её вперёд. В этот момент шина занята, т.е. другие процессоры не имеют

доступа к ней. Экономичность и логическая простота, но невысокая надёжность и невысокая степень модульности.

КДР соответствует регулярная структура. Каждый процессор связан с

ближайшим справа, слева, сверху, снизу. Сообщения проходят через сеть от

одного элемента к другому, причём каждый из процессоров сам выбирает

тракт для отсылки сообщения. Модульность и высокая надёжность, но

требует сложной логики организации работы и выдвигает проблемы полной

загрузки узлов сети и соединяющих их трактов.

КДИ соответствует нерегулярная структура. Распространена в системах где

процессоры и связи между ними имеют высокую стоимость. Не требуется

связи между любыми двумя процессорами, что усложняет логику

управления, но упрощает межпроцессорную связь. Хорошая модульность.

Основное применение – выч. сети с географически разнесёнными узлами.

КДР структура с общей шиной и кольцом подключённых к ней

процессоров и коммутаторов. Такая структура подобна нерегулярной с

точки зрения характеристик модульности и возможности наращивания,

но меньше надёжность и меньше возможности реконфигурации, так как

процессоры и коммутаторы используют единый поток обмен.

Наиболее доминирующие структуры кольцо, с общей шиной, звезда с коммутатором в центре и процессорах в лучах и нерегулярная структура.