2. Параллельные и распределенные системы

Достоинства и недостатки многопроцессорных систем с общей памятью (мультипроцессоров)

Достоинства

(1) Производительность

(2) Надежность

Недостатки

(1) ПО (приложения, языки, ОС) сложнее, чем для однопроцессорных ЭВМ

(2) Ограниченность при наращивании (физ. размеры - близость к памяти, 64 процессора - максимально достигнутое).

Достоинства распределенных систем

Распределенная система - совокупность независимых компьютеров, которая представляется пользователю единым компьютером.

Примеры: сеть рабочих станций (выбор процессора для выполнения программы, единая файловая система), роботизированный завод (роботы связаны с разными компьютерами, но действуют как внешние устройства единого компьютера, банк с множеством филиалов, система резервирования авиабилетов.

Преимущества распределённых сетей перед централизованными ЭВМ

1-ая причина - экономическая.

Закон Гроша (Herb Grosh)- быстродействие процессора пропорциональна квадрату его стоимости. С появлением микропроцессоров закон перестал действовать - за двойную цену можно получить тот же процессор с несколько большей частотой.

2-ая причина - можно достичь такой высокой производительности путем объединения микропроцессоров, которая недостижима в централизованном компьютере.

3-я причина - естественная распределенность (банк, поддержка совместной работы группы пользователей ).

4-ая причина - надежность (выход из строя нескольких узлов незначительно снизит производительность).

5-я причина - наращиваемость производительности.

В будущем главной причиной будет наличие огромного количества персональных компьютеров и необходимость совместной работы без ощущения неудобства от географического и физического распределения людей, данных и машин.

Почему нужно объединять PC в сети

1. Необходимость разделять данные.

2. Преимущество разделения дорогих периферийных устройств, уникальных информационных и программных ресурсов.

3. Достижение развитых коммуникаций между людьми. Электронная почта во многих случаях удобнее писем, телефонов и факсов.

4. Гибкость использования различных ЭВМ, распределение нагрузки.

5. Упрощение постепенной модернизации посредством замены компъютеров.

Недостатки распределенных систем:

1. Проблемы ПО (приложения, языки , ОС).

2. Проблемы коммуникационной сети (потери информации, перегрузка, развитие и замена).

3. Секретность.

Для чего компьютеры объединяют в сети

Основными причинами объединения компьютеров в вычислительные сети являются потребности в разделении ресурсов, ускорении вычислений, повышении надежности и облегчении общения пользователей.

Вычислительные комплексы в сети могут находиться под управлением сетевых или распределенных вычислительных систем. Основой для объединения компьютеров в сеть служит взаимодействие удаленных процессов. При рассмотрении вопросов организации взаимодействия удаленных процессов нужно принимать во внимание основные отличия их кооперации от кооперации локальных процессов.

Базой для взаимодействия локальных процессов служит организация общей памяти, в то время как для удаленных процессов – это обмен физическими пакетами данных.

Организация взаимодействия удаленных процессов требует от сетевых частей операционных систем поддержки определенных протоколов. Сетевые средства связи обычно строятся по "слоеному" принципу. Формальный перечень правил, определяющих последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты различных вычислительных систем, лежащие на одном уровне, называется сетевым протоколом. Каждый уровень слоеной системы может взаимодействовать непосредственно только со своими вертикальными соседями, руководствуясь четко закрепленными соглашениями – вертикальными протоколами или интерфейсами. Вся совокупность интерфейсов и сетевых протоколов в сетевых системах, построенных по слоеному принципу, достаточная для организации взаимодействия удаленных процессов, образует семейство протоколов или стек протоколов.

Удаленные процессы, в отличие от локальных, при взаимодействии обычно требуют двухуровневой адресации при своем общении. Полный адрес процесса состоит из двух частей: удаленной и локальной.

Для удаленной адресации используются символьные и числовые имена узлов сети. Перевод имен из одной формы в другую (разрешение имен) может осуществляться с помощью централизованно обновляемых таблиц соответствия полностью на каждом узле или с использованием выделения зон ответственности специальных серверов. Для локальной адресации процессов применяются порты. Упорядоченная пара из адреса узла в сети и порта получила название socket.

Для доставки сообщения от одного узла к другому могут использоваться различные протоколы маршрутизации.

С точки зрения пользовательских процессов обмен информацией может осуществляться в виде датаграмм или потока данных.