Бройдо В.Л., Ильина О.П. Архитектура ЭВМ и систем (2006) (1186249), страница 106
Текст из файла (страница 106)
Ячейки 491 Кластерные вычислительные системы и суперкомпьютеры могут маскироваться своими локальными процессорами и, если это необходимо, не считываться без предъявления пароля. Элементы ассоциативной выборки данных используются для заполнения кэшпамяти в микропроцессорах. Потоковые вычислительные системы Эффективной технологией, поддерживающей параллельность вычислений в ВС, является технология управления последовательностью выполнения команд программы потоком данных. В традиционных фон-Неймановских машинах последовательность выполнения команд управляется счетчиком команд; команды выполняются строго в той последовательности, в которой они следуют в программе, то есть в последовательности их записи в памяти машины (естественно, если нет команд передачи управления).
Это затрудняет организацию параллельного выполнения сразу нескольких команд программы. Теоретически существует несколько моделей управления последовательностью исполнения команд в машине: 0 последовательностью следования команд в программах; О потоком данных: команда выполняется, как только становятся доступными все ее операнды; О по запросу: команда выполняется, как только результаты ее исполнения потребуются другим командам.
Управление потоком данных естественно поддерживает параллельность вычислений, ибо, как только появятся исходные данные для выполнения нескольких команд, эти команды могут параллельно, одновременно выполняться. Вычислительные системы, в которых последовательность выполнения команд программы управляется потоком данных, называются потоковыми ВС. Элементы потокового управления используются и в микропроцессорах. Так, в МП Репгшт при конвейерной обработке инструкции выполняются параллельно, причем вне порядка, установленного в программе, а по мере готовности операндов и наличия свободных функциональных устройств.
Кластерные вычислительные системы и суперкомпьютеры Как уже упоминалось, в настоящее время развивается технология построения больших и суперкомпьютеров на базе кластерных решений. По мнению многих специалистов, на смену отдельным, независимым суперкомпьютерам должны прийти группы высокопроизводительных серверов, объединяемых в кластер. Удобство построения кластерных ВС заключается в том, что можно гибко регулировать необходимую производительность системы, подключая к кластеру с помощью специальных аппаратных и программных интерфейсов обычные серийные серверы до тех пор, пока не будет получен суперкомпьютер требуемой мощно- 492 Глава 22. Многомашинные и многопроцессорные ВС сти.
Кластеризация позволяет манипулировать группой серверов как одной системой, упрощая управление и повышая надежность. Важной особенностью кластеров является обеспечение доступа любого сервера к любому блоку как оперативной, так и дисковой памяти. Эта проблема успешно решается, например, объединением систем БМР-архитектуры (8МР— 511агед Мешогу пш1ВРгосезящ технология мультипроцессирования с разделением памяти) на базе автономных серверов для организации общего поля оперативной памяти и использованием дисковых систем КА1П для памяти внешней.
Программное обеспечение для кластерных систем уже выпускается. Примером может служить компонент С!цзгег Зегчег операционной системы МБ %1пс(ошз ХТ/2000 Епгегрг1зе. Этот компонент, более известный под кодовым названием Жо1граск, обеспечивает как функции управления кластером, так и функция диагностирования сбоев и восстановления (%го1(раск определяет сбой программы или отказ сервера и автоматически переключает поток вычислений на другие работоспособные серверы). На конференции Вцрегсошрцбпй 2000 несколько фирм (1)е!1, Впп М1сгозузгешя 1ВМ) уже продемонстрировали свои достижения в области суперкомпьютерных кластерных технологий (фирма 1ВМ, например, представила модель человеческого сердца, реализованную в кластере серверов К5/6000).
Компания НЕС в 2002 году представила созданный в Центре науки и технологии моря в Канагаве, Япония, рекордный по быстродействию кластерный компьютер модели Земли (ЕаггЬ 5сппп!асог): скорость вычислений 35,86 Тфлопс (35 трлн операций с плавающей запятой в секунду), пиковая — 40,96 Тфлопс. Имеется единственный экземпляр этого компьютера, построенный на основе МП 5120 НЕС Ъ'ессог, объединенных в 640 кластеров по 8 процессоров в каждом. Вся система занимает площадь 3250 м' (65 н 50 м).
Все фирмы отмечают существенное снижение стоимости кластерных систем по сравнению с локальными суперкомпьютерами, обеспечивающими ту же производительность. Основные достоинства кластерных суперкомпьютерных систем: (3 высокая суммарная производительность; О высокая надежность работы системы; Н наилучшее соотношение производительность/стоимость; (3 возможность динамического перераспределения нагрузок между серверами; ьа легкая масштабируемость, то есть наращивание вычислительной мощности путем подключения дополнительных серверов; С1 удобство управления и контроля работы системы. Вопросы для самопроверки 1. Для чего создаются ВПВС вЂ” высокопараллельные ВС? 2.
Рассмотрите особенности построения высокопараллельных ВС. Вопросы дпв самопроверки 3. Дайте общую характеристику М1ЯР— магистральных ВПВС. 4. Дайте общую характеристику 31МР— векторных ВПВС. 5. Дайте общую характеристику М1МП вЂ” матричных ВПВС, 6. Дайте общую характеристику ассоциативных ВПВС.
7. Дайте общую характеристику потоковых ВПВС. 8. В чем особенности архитектуры суперкомпьютеров7 9. Какие типы ВПВС применяются в суперкомпьютерах? 10. В чем особенности архитектуры кластерных ВС. ГЛАВА 23 Компьютерные сети Эффективное управление фирмой невозможно без непрерывного отслеживания состояний коммерческого и финансового рынков, без оперативной координации деятельности всех филиалов и сотрудников. Реализация названных задач требует совместного участия большого числа различных специалистов, часто территориально удаленных друг от друга.
В такой ситуации во главу угла организации эффективного взаимодействия этих специалистов должны быть поставлены системы распределенной обработки данных. Распределенная обработка давпых — обработка данных, выполняемая на независимых, но связанных между собой компьютерах, представляющих территориально распределенную систему.
Первыми представителями систем распределенной обработки данных были системы телеобработки данных. Системы телеобработки данных Системы телеобработки данных — это информационно-вычислительные системы, в которых выполняется дистанционная централизованная обработка данных, поступающих в центр обработки по каналам связи. Системы телеобработки данных (СТОД), весьма популярные и распространенные в 70-х годах, являются прообразом вычислительных сетей и применяются: 0 для дистанционного централизованного решения задач абонентов; 'а для сбора данных, которые считываются на абонентских пунктах (АП) с промежуточного носителя или с дисплея и передаются в компьютер; 0 прн выдаче справок — компьютер обрабатывает запрос, полученный с АП, ответ отсылается на АП; 0 для решения задач, связанных с коммутацией сообщений, — данные вводятся с одного АП и почти без обработки выводятся на другой АП; 0 для управления компьютером, когда АП используется в качестве пульта оператора компьютера.
Системы телеобработки данных Поскольку технические средства, применяемые в системах телеобработки, аналогичны тем, которые применяются в сетях, рассмотрим их использование в СТОД несколько подробнее. Под техническими средствами телеобработки понимается совокупность технических средств системы, обеспечивающих ввод данных в систему, передачу данных по каналам связи, сопряжение каналов связи с компьютером, обработку данных и выдачу конечных данных абоненту. Наряду с техническими средствами для осуществления режима телеобработки у компьютера должно иметься и достаточно сложное программное обеспечение, выполняющее следующие функции: ь1 обеспечение работы компьютера в различных режимах телеобработки; й управление сетью телеобработки данных; 0 управление очередями сообщений; 0 редактирование сообщений и работа с ошибочными сообщениями и т.
п. Телеобработка информации является основным режимом обработки данных в вычислительных центрах коллективного пользования. Телеобработка данных может быть реализована в одном из двух режимов: 0 в режиме пакетной обработки (отг11пе); 0 в диалоговом режиме (оп1ше). Любая система телеобработки информации включает в себя как минимум четыре основные группы технических средств: 0 электронную вычислительную машину (одну или несколько); 0 аппаратуру передачи данных (АПД); 0 устройство сопряжения (УС) компьютера с аппаратурой передачи данных (линейные адаптеры, мультиплексоры передачи данных, связные процессоры, осуществляющие электрическое и логическое согласование работы машины и АПД); О абонентские пункты (АП), осуществляющие взаимодействие абонента с сис- темой и обеспечивающие ввод данных в систему и вывод из нее.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
