Системы с неоднородным доступом к памяти – numa.

Системы с неоднородным доступом к памяти (NUMA³) представляют собой промежуточный класс между системами с общей и распределенной памятью. Память в NUMA-системах является физически распределенной, но логически общедоступной. Это означает, что каждый процессор может адресовать как свою локальную память, так и память, находящуюся на других узлах, однако время доступа к удаленным ячейкам памяти будет в несколько раз больше, нежели время доступа к локальной памяти. Заметим, что единой адресное пространство и доступ к удаленной памяти поддерживаются аппаратно. Обычно аппаратно поддерживается и когерентность (согласованность) кэшей во всей системе

Системы с неоднородным доступом к памяти строятся из однородных базовых модулей, каждый из которых содержит небольшое число процессоров и блок памяти. Модули объединены между собой с помощью высокоскоростного коммутатора. Обычно вся система работает под управлением единой ОС. Поскольку логически программисту предоставляется абстракция общей памяти, то модель программирования, используемая в системах NUMA, обычно в известной степени аналогична той, что используется на симметричных мультипроцессорных системах, и организация межпроцессного взаимодействия опирается на использование разделяемой памяти.

Масштабируемость NUMA-систем ограничивается объемом адресного пространства, возможностями аппаратуры поддержки когерентности кэшей и возможностями операционной системы по управлению большим числом процессоров.

Кластерные системы.

Отдельным подклассом систем с распределенной памятью являются кластерные системы, которые представляют собой некоторый аналог массивно-параллельных систем, в котором в качестве ВУ выступают обычные рабочие станции общего назначения, причем иногда узлы кластера могут даже одновременно использоваться в качестве пользовательских рабочих станций. Кластер, объединяющий компьютеры разной мощности или разной архитектуры, называют гетерогенным (неоднородным). Для связи узлов используется одна из стандартных сетевых технологий, например, Fast Ethernet.

Главными преимуществами кластерных систем, благодаря которым они приобретают все большую популярность, являются их относительная дешевизна, возможность масштабирования и возможность использования при построении кластера тех вычислительных мощностей, которые уже имеются в распоряжении той или иной организации.

При программировании для кластерных систем, как и для других систем с распределенной памятью, используется модель передачи сообщений.

Билет 17. Терминальные комплексы. Компьютерные сети. Терминальные комплексы.

Исторически, одним из первых примеров многомашинных ассоциаций являлись терминальные комплексы. Терминальный комплекс это многомашинная ассоциация предназначенная для организации массового доступа удаленных и локальных пользователей к ресурсам некоторой вычислительной системы. При этом, к примеру, возможно использование терминальных комплексов для сбора и централизованной обработки информации (например, обработка результатов переписи населения или выборов) или для массового доступа удаленных пользователей к информации, размещенной в вычислительной системе (например, доступ пользователей к электронной библиотеке или система бронирования и продажи авиа или железнодорожных билетов). Временем появления подобных задач является конец 50-х – начало 60-х годов 20 века.

Структуру терминального комплекса можно примерно изобразить следующим образом.

Терминальный комплекс может включать в свой состав:

• основную вычислительную систему – систему, массовый доступ к ресурсам которой обеспечивается терминальным комплексом;

• локальные мультиплексоры – аппаратные комплексы, предназначенные для осуществление связи и взаимодействия вычислительной системы с несколькими устройствами через один канал ввода/вывода, в общем случае возможна схема M x N, где M – число обслуживаемых мультиплексором устройств, N число используемых для организации работы каналов ввода/вывода (M > N);

• локальные терминалы – оконечные устройства, используемые для взаимодействия пользователей с вычислительной системой (это могут быть алфавитно-цифровые терминалы, графические терминалы, устройства печати, вычислительные машины, эмулирующие работу терминалов и т.п.) и, подключаемые к вычислительной системе непосредственно через каналы ввода/вывода или через локальные мультиплексоры;

• модемы – устройства, предназначенные для организации взаимодействия вычислительной системы с удаленными терминалами с использованием телефонной сети. В функцию модема входит преобразование информации из дискретного, цифрового представления, используемого в вычислительной технике в аналоговое представление, используемое в телефонии и обратно (в общем случае модем это устройство, предназначенное для взаимного преобразования данных из различных форм представления, например, могут быть оптические модемы, преобразующие данные из цифрового формата в оптический, предназначенный для передачи по оптоволоконным линиям связи). Со стороны вычислительной системы модем подключается либо через канал ввода/вывода, либо через мультиплексор.

• удаленные терминалы – терминалы, имеющие доступ к вычислительной системе с использованием телефонных линий связи и модемов.

• удаленные мультиплексоры – мультиплексоры, подключенные к вычислительной системе с использованием телефонных линий связи и модемов.

Телефонная сеть состоит из набора телефонных станций, объединенных друг с другом линиями связи. Связь абонентов телефонной в том числе и связь удаленных терминалов с вычислительной системой осуществляется с использованием коммутируемого канала, либо по выделенным каналам. Суть соединения через коммутируемый канал заключается в том, что при нескольких звонках к одному и тому же абоненту, раз от раза маршруты коммутации (т.е. набор проводов, по которым идет сообщение) отличаются друг от друга, за счет того, что каждый раз выбираются свободные каналы в телефонных станциях по пути соединения. После завершения сеанса связи между абонентами коммутируемый канал освобождается. При использовании выделенного канала маршрут коммутации между абонентами фиксируется на период аренды выделенного канала. Достоинства/недостатки использования коммутируемых и выделенных каналов очевидны.

Линия связи, которая связывает один удаленный терминал с компьютером, называется линией связи типа точка-точка. Таким образом эта линия может быть либо выделенной (мы договариваемся с телефонными станциями и фиксируем коммутацию), либо коммутируемой.

Канал может быть многоточечным. При этом на входе находится удаленный мультиплексор. Многоточечные каналы также могут быть либо выделенными, либо коммутируемыми.

С точки зрения организации потоков информации можно выделить следующие разновидности каналов.

1. Симплексные каналы - каналы, по которым передача информации ведется в одном направлении (например, телевизионный канал – обеспечивает передачу информации только в одном направлении от передающей антенны к принимающей).

2. Дуплексные каналы - каналы, которые обеспечивают одновременную передачу информации в двух направлениях (например, телефонный разговор, мы одновременно можем и говорить и слушать).

3. Полудуплексные каналы - каналы, которые обеспечивают передачу информации в двух направлениях, но в каждый момент времени только в одну сторону (подобно рации).

Одним из примеров терминального комплекса может быть система NASDAQ (National Association of Securities Dealers Automated Quatation), построенная в 60-70-х годах 20 века и предназначенная для сбора и передачи сообщений о курсах акций на бирже. Система была построена на использовании мощной, по тем временам, вычислительной машины Univac-1108 и значительного числа терминалов (несколько тысяч), установленных в биржевых конторах по всей территории США.