Многопроцессорные и многомашинные вычислительные системы. Принципы построения и проблемы объединения. Супер-ЭВМ.

При повышении быстродействия ЭВМ делается упор на принцип параллелизма на устройства обработки информации и создания многомашинных и многопроцессорных выч. сист. Проблема обеспечения надежности решается использованием принципа избыточности. Появление дешёвых и небольших по размерам МП и микроЭВМ облегчило построение и расширило область применения многопроцессорных и многомашинных ВС разного назначения.

Различие понятий многомашинной(а) и многопроцессорной(б)ВС поясняет рис.

Вычислительная система называется многопроцессорной, если она содержит несколько процессоров, работающих с общей ОП (общее поле оперативной памяти), и управляется одной общей операционной системой. Часто в МПС организуется общее поле внешней памяти(равнодоступность устройств любому процессору и каналу).

В МПС по сравнению с ММС достигается более быстрый обмен информацией между процессорами (через общую ОП) и поэтому может быть получена более высокая производительность,надежность.

Однако построение многомашинных систем из серийно выпускаемых ЭВМ с их стандартными ОС значительно проще, чем построение МПС, требующее преодоления определенных трудностей, возникающих при реализации общего поля памяти, и, главное, трудоемкой разработки специальной операционной системы.

Многомашинные и многопроцессорные системы могут быть однородными и неоднородными. Однородные системы содержат однотипные ЭВМ или процессоры. Неоднородные ММС состоят из ЭВМ различного типа, а в неоднородных МПС используются различные специализированные процессоры.МПС и ММС могут иметь одноуровневую и иерархическую (многоуровневую) структуру.

Принципы организации МПС и ММС существенно отличаются в зависимости от их назначения, поэтому целесообразно различать:

1) ВС, ориентированные в первую очередь на повышение надежности и живучести;

2) ВС, ориентированные в первую очередь на достижение сверхвысокой производительности (суперЭВМ).

Связь между машинами может осуществляться несколькими способами (на нескольких уровнях структуры машин):

1) на уровне процессоров - через интерфейс прямого управления (в ММК) и через общее поле оперативной памяти (в МПК);

2) на уровне каналов ввода-вывода - при помощи адаптеров канал - канал (используются в ММК);

3) на уровне внешних ЗУ - через общие поля внешних ЗУ, создаваемых с помощью разделенных устройств управления (с встроенными в них двухканальными переключателями) запоминающими устройствами на дисках и лентах (применяются в ММК и МПК).

В многопроцессорных ВК создается общее поле ОП, обеспечивающее наибольшую скорость обмена данными между основными устройствами комплекса - процессорами, модулями памяти, каналами ввода-вывода.Существует проблема реализации общей ОП

Супер ЭВМ. Сейчас существуют две структуры построения суперЭВМ: а) с общим потоком команд; б) конвейерная (со специальными средствами обработки векторов)

СуперЭВМ МВС-1000

МВС-1000 является совместной разработкой институтов РАН РФ и промышленности ипредставляет собой отечественный массивно-параллельный суперкомпьютер третьего поколения, построенный на новейших МП Alpha. Система МВС-1000 предназначена для решения широкого круга задач, требующих большого объема вычислений, и совместима с ранее разработанной системой МВС-100, эксплуатируемой в ряде вычислительных центров страны.Общее описание архитектуры. Основой системы является масштабируемый массив процессорных узлов. Каждый узел содержит вычислительный микропроцессор Alpha 21164 с производительностью 2 GFLOPS при тактовой частоте 500 MГц и оперативную память объемом 128 Mб, с возможностью расширения.Для управления массивом процессоров и внешними устройствами, а также для доступа к системе извне используется так называемый хост-компьютер (управляющая машина).ПО-Пользователям предоставляются компиляторы языков Fortran 77 и C/C++.