Многомашинные и многопроцессорные ВС

Вычислительные системы могут строиться на основе целых компьютеров или отдельных процессоров. В первом случае ВС будет многомашинной, во втором — многопроцессорной.

Многомашинная ВСсодержит некоторое число компьютеров, информационно взаимодействующих между собой. Машины могут находиться рядом друг с дру­гом, а могут быть удалены друг от друга на некоторое, иногда значительное рас­стояние (вычислительные сети).

В многомашинных ВС каждый компьютер работает под управлением своей опе­рационной системы (ОС). А поскольку обмен информацией между машинами выполняется под управлением ОС, взаимодействующих друг с другом, динами­ческие характеристики процедур обмена несколько ухудшаются (требуется время на согласование работы самих ОС). Информационное взаимодействие компью­теров в многомашинной ВС может быть организовано на уровне:

□ процессоров;

□ оперативной памяти (ОП);

□ каналов связи.

При непосредственном взаимодействии процессоров друг с другом информаци­онная связь реализуется через регистры процессорной памяти и требует наличия в ОС весьма сложных специальных программ.

Взаимодействие на уровне ОП сводится к программной реализации общего поля оперативной памяти, что несколько проще, но также требует существенной мо­дификации ОС. Под общим полем имеется в виду равнодоступность модулей па­мяти: все модули памяти доступны всем процессорам и каналам связи.

На уровне каналов связи взаимодействие организуется наиболее просто, и мо­жет быть достигнуто внешними по отношению к ОС программами-драйверами, обеспечивающими доступ от каналов связи одной машины к внешним устройст­вам других (формируется общее поле внешней памяти и общий доступ к устрой­ствам ввода-вывода).

Все вышесказанное иллюстрируется схемой взаимодействия компьютеров в двух­машинной ВС, представленной на рис. 2.11.

Рис. 2.11. Схема взаимодействия компьютеров в ВС

Ввиду сложности организации информационного взаимодействия на 1-ми 2-м уровнях в большинстве многомашинных ВС используется 3-й уровень, хотя и ди­намические характеристики (в первую очередь быстродействие), и показатели надежности таких систем существенно ниже.

В многопроцессорной ВСимеется несколько процессоров, информационно вза­имодействующих между собой либо на уровне регистров процессорной памяти, либо на уровне оперативной памяти. Этот тип взаимодействия принят в большин­стве случаев, так как организуется значительно проще и сводится к созданию об­щего поля оперативной памяти для всех процессоров. Общий доступ к внешней памяти и к устройствам ввода-вывода обеспечивается обычно через каналы ОП. Важным является и то, что многопроцессорная вычислительная система работа­ет под управлением единой операционной системы, общей для всех процессоров. Это существенно улучшает динамические характеристики ВС, но требует нали­чия специальной, весьма сложной операционной системы.

Схема взаимодействия процессоров в ВС показана на рис. 2.12.

Быстродействие и надежность многопроцессорных ВС по сравнению с много­машинными, взаимодействующими на 3-м уровне, существенно повышаются, во-первых, ввиду ускоренного обмена информацией между процессорами, более быстрого реагирования на ситуации, возникающие в системе, во-вторых, вслед­ствие большей степени резервирования устройств системы (система сохраняет работоспособность, пока работоспособны хотя бы по одному модулю каждого типа устройств).

Типичным примером массовых многомашинных ВС могут служить компьютерные сети,примером многопроцессорных ВС — суперкомпъютеры.

Рис. 2.12.Схема взаимодействия процессоров в ВС