2.1. Вопросы к разделу 1.2.

1. Какие параметры используются при определении ВС?

2. С какой целью вводится параметр диаметр системы?

3. В чём сущность параметра средний диаметр системы?

4. Почему возникает необходимость транзитной передачи информации?

5. В чём сложность использования конфигурации сети по полному графу?

3.Структура современных вычислительных систем

Рассмотрим структуры вычислительных систем по мере усложнения сетей связей между процессорами. Прообразами современных ВС были вычислительные системы с простыми коммутаторами с временным разделением, которые называют общими шинами или шинными структурами (см. рисунок 1.3.1) [2]. Шинные структуры наряду с рядом преимуществ, таких как небольшой объём оборудования, достаточно высокая надёжность, имеют ряд существенных недостатков. К ним относится особенности, связанные с методом организации обмена, поэтому принципиально неустранимые:

- одновременная работа только одного передающего устройства,

- наличие арбитра шины, активизирующего в определённые моменты времени устройства, и требующего для этого определённое время,

- необходимость синхронизации сигналов «запрос-ответ», которая осуществляется за счёт времени работы шины, и др.

В шинах типа Fastbus, IEEE 960, VME и Futurebus+, IEEE 896.x применены ряд усовершенствований, позволяющих ускорять процессы обмена, хотя вопрос об использовании шин в быстродействующих вычислительных системах остаётся открытым.

3.1.Схема обмена с помощью структуры «Общая шина»

Схема обмена с помощью структуры «Общая шина» представлена на рисунке 1.3.1 в виде неориентированного графа.

Рисунок 1.3.1. Реализация обмена через общую шину. Вершина графа обозначает вычислительный модуль, жирная линия – общая шина

Данные от вычислителя поступают в общую шину и в соответствии с алгоритмом А могут поступать на один из оставшихся вычислителей.

Определение 1.3.1. Структура вычислительной системы типа «Общая шина» описывается графом GS =(М,S*), где М – множество вычислительных модулей, определяемых вершинами графа, М ={m_i}, {i} ={ 0, … , N-1}, N 3, а S* состоит в каждый момент времени t_k {t₁, … , t_k*} из одного ребра s_qj, где q, j { 0, … , N-1}, q≠j, q<j, а множество времён {t₁, … ,t_k*} определяет моменты реконфигурации сети S*.

Как правило, интервал времени t_k, в течении которого существует определённая конфигурация сети связи, определяется операционной системой, управляющей рассматриваемой коммуникационной средой в соответствии с запросами решаемых задач.

На пути развития вычислительной техники появились структуры, которые в дальнейшем явились прообразами современных ВС. К ним относятся структуры типа «линейка» и «кольцо».

3.2.Схема обмена с помощью структуры «Линейка»

Схема обмена с помощью структуры «линейка» представлена в виде неориентированного графа на рисунке 1.3.2.

•••

Рисунок 1.3.2. Реализация обмена с помощью структуры «Линейка». Вершина графа обозначает вычислительный модуль. Многоточие обозначает, что опущены ВМ и связи между ними

Каждый вычислительный модуль, кроме первого и последнего, связан с соседним. Передача данных, в случае необходимости, осуществляется транзитом через другие вычислители. Недостатком рассматриваемой структуры является малая надёжность – отказ вычислителя или связи вызывает отказ «линейки». Достоинством является простота и относительно малая стоимость её изготовления.

Определение 1.3.2. Структура вычислительной системы типа «Линейка» описывается графом GS =(М,S*), где М – множество вычислительных модулей, определяемых вершинами графа, М ={m_i}, {i} ={ 0, … , N-1}, N 2, а S* состоит из множества рёбер s_{q, q+1} , q {0,1, … , N-2}.