6.3. Тенденции совершенствования архитектуры

Основная тенденция в развитии архитектур ВС – повышение степени параллелизма в обработке информации.

Это может быть параллелизм, реализованный на уровне функционирования одного процессора (конвейеризация вычислений), или параллелизм, реализуемый путем построения многопроцессорных вычислительных систем.

Многопроцессорные ВС (в их состав включается несколько процессоров) делятся на несколько классов в зависимости от способа связи между процессорами.

Слабосвязанные многопроцессорные системы – это прежде всего сети. Процессоры в сетях не могут взаимодействовать непосредственно, для передачи информации применяется специальное коммуникационное оборудование, данные передаются по линиям связи.

Для организации более тесного взаимодействия при решении общих прикладных задач некоторые узлы сети (серверы) объединяются в кластеры, которые для пользователей выглядят как один обслуживающий их сервер. Кластеры также создаются с помощью специального оборудования и программного обеспечения (операционных систем и СУБД).

В сильносвязанных многопроцессорных системах процессоры взаимодействуют непосредственно, например, через общую системную память. Выделяют два основных класса таких систем: системы с архитектурой SMP (симметричная многопроцессорная архитектура) и системы MPP (системы с массовой параллельной обработкой).

В SMP-системах число процессоров обычно не превышает 16. Современные микропроцессоры (Intel, например) включают средства поддержки создания на их основе многопроцессорных систем, которые могут использоваться в качестве серверов в корпоративных сетях. Каждый процессор в такой ВС может выполнять работу независимо от других процессоров и все они могут решать общую задачу.

В системах с массовых параллелизмом (MPP) число процессоров может составлять десятки тысяч. Они обычно применяются для научных расчетов. В настоящее время разрабатывается программное обеспечение (в частности, Oracle), позволяющее применять такие системы для решения коммерческих задач.

На массово параллельных системах реализуются ассоциативные и нейросетевые алгоритмы, требующие для своей реализации создания ВС с нетрадиционной архитектурой. Нейрокомпьютеры могут строиться как на базе традиционных микропроцессоров, так и на основе специализированных кристаллов (цифровых, аналоговых и гибридных нейрочипов).

Еще одно направление совершенствования архитектуры – совершенствование элементной базы. Корпорация IBM объявила о том, что в ее исследовательской лаборатории разработан самый передовой в технологическом отношении компьютер, который она назвала квантовым компьютером. В этом компьютере используются квантовые свойства атомов. Атомы в квантовом компьютере одновременно выполняют функции и процессора, и запоминающего устройства. Квантовый компьютер можно использовать для выполнения таких прикладных задач, как поиск информации в базах данных (например, в сети Web), создание и вскрытие шифров в криптографиии.

Глава 7. Программное обеспечение

Современные вычислительные системы (ВС) представляют собой, с точки зрения их пользователя, комплекс «Аппаратура + Программное обеспечение». Компьютер с традиционной архитектурой работает, выполняя действия в соответствии с программой, загруженной в его память. Все задачи, решаемые с помощью ВС, требуют запуска и выполнения реализующих их программ.