Лекция №7 многопроцессорные вычислительные системы
МПВК-это комплекс, включающий в себя 2 или более процессоров имеющих общую память, общие ПУ и работающий под управлением одной ОС, которая осуществляет управление техническими и программными средствами комплекса.
Общий подход к построению таких систем:
П1
П2
П3
ОЗУ1
ОЗУ2
ПВВ
Наиболее важной является задача распределения ресурсов между задачами .ОС должны уметь разрешать эти конфликты на основе системы приоритетов .
Первая идея создания МПВК была предложена фирмой «Барроуз» в 1968 г. Был предложен ВК из 4-х процессоров ,16 модулей памяти ,10 каналов ввода/вывода .
С точки зрения структурной организации МПВК можно разделить на 3 типа:
1)МПВК с общей шиной ;
2)МПВК с перекрестной коммутацией;
3)МПВК с многовходовым ОЗУ;
1.МПВК с общей шиной;
ИВВ
ОЗУ
ОЗУ
ОЗУ
ИВВ
По шине передаются : информация, адреса, сигналы управления .Интерфейс здесь односвязанный, т.е. в каждый момент времени могут взаимодействовать только 2 устройства. Если к взаимодействию готовы 2 и более устройств, то возникают конфликты из-за связей. Разрешение конфликта возможно путем назначения приоритетов и соответствующих очередей. Системой приоритетов заведует ,либо один из процессоров ,либо арбитр шины ,который распределяет шину во времени .
Достоинства такой организации :
1)простота управления и удаление устройств из комплекса ;
2)простота построения ;
Недостатки:
1)невысокое быстродействие;
2)конфликты из-за связей;
3)количество процессоров ограничено(не более 4);
4)низкая надежность из-за наличия общего ресурса;
2.МПВК с перекрестной коммутацией;
Эта проблема решается путем введения второй шины. Дальнейшее увеличение количества шин позволяет перейти ко второму типу структурной организации МПВК на основе перекрестной коммутации. Связь между устройствами осуществляется специальным модулем – коммутационной матрицей.
Конфликты из-за связей уменьшены ,но конфликты из-за ресурсов неизбежны ,поэтому система приоритетов и очередей остается.
Достоинства:
1)возможность установления связей между парой устройств на длительное время ;
2)высокая надежность и живучесть;
Недостатки:
1)сложность наращивания ;
2)при достаточно большом количестве устройств коммутационная матрица становится сложной ,поэтому приходится разбивать КМ на несколько подматриц;
3)низкое быстродействие коммутации узлов матрицы с учетом многоразрядности информации.
3.МПВК с многовходовой ОЗУ
П
П
П
К
ОЗУ
К
ОЗУ
КВВ
Достоинства:
1)средства коммутации распределены по отдельным блокам ;
Недостатки:
1)сложность добавления дополнительных устройств;
Кроме этого МПВК могут классифицироваться по типу связей с памятью для организации вычислительного процесса по многопроцессорной технологии.
1.МПВК с общей памятью.
К ним относятся МПВК с многовходовыми ОЗУ. Если количество модулей ОЗУ и количество процессоров совпадает, но при всеобщих связях одновременно могут взаимодействовать несколько пар устройств.
2.МПВК с индивидуальной памятью.
Процессоры в основном работают с собственными модулями памяти.
П1
БО
ОЗУ1
ОЗУ2
ОЗУ3
П2
БО
П3
БО
К
ООЗУ
КВ
УВВ
Принципы индивидуальной памяти позволяет исключить сложные коммутаторы на входах ОЗУ ,вследствие чего может быть повышена производительность.
Недостаток: потеря производительности при обмене с общим модулем памяти.