14.Организация эвм и систем: организация ввода-вывода; периферийные устройства; архитектурные особенности организации эвм различных классов (Продолжение 2).
Структурная схема ЭВМ на рис. 5.1 вполне могла бы быть и структурной схемой микрокалькулятора. До настоящего момента прослеживалась полная аналогия этих двух систем. Основное различие между микрокалькулятором и ЭВМ заключается в размерах этих систем, а также в том, что в ЭВМ используется хранимая в памяти программа работы. Из рис. 2 видно, что в ЭВМ вводится информация двух типов. Первый тип информации - программа (набор команд), указывающая центральному процессору, как нужно осуществлять решение данной задачи. Эта программа, которая должна быть аккуратно написана программистом, во время решения задачи находится в основной памяти ЭВМ. Второй тип вводимой в ЭВМ информации - данные, которые должна обработать эта ЭВМ. Данные — это определенные факты и цифры, необходимые для решения конкретной задачи. Обратите внимание, что программа помещается в некоторую область памяти ЭВМ и используется только устройством управления. Что касается данных, то они направляются к различным устройствам внутри ЭВМ и обрабатываются в АЛУ. Данные не нужны для устройства управления. Вспомогательная память — это дополнительная память, которая может понадобиться для хранения очень больших массивов данных при решении некоторых сложных задач. Вспомогательная память может и не входить в состав узлов ЦП. Данные можно хранить в периферийных устройствах.
15.Организация эвм и систем: параллельные системы; понятие о многомашинных и многопроцессорных вычислительных системах.
Параллельные вычислительные системы — это физические компьютерные, а также программные системы, реализующие тем или иным способом параллельную обработку данных на многих вычислительных узлах.
Идея распараллеливания вычислений базируется на том, что большинство задач может быть разделено на набор меньших задач, которые могут быть решены одновременно. Параллельные вычисления существуют в нескольких формах: параллелизм на уровне битов, параллелизм на уровне инструкций, параллелизм данных, параллелизм задач. Писать программы для параллельных систем сложнее, чем для последовательных, так как конкуренция за ресурсы представляет новый класс потенциальных ошибок в программном обеспечении. Взаимодействие и синхронизация между процессами представляют большой барьер для получения высокой производительности параллельных систем. Если при вычислении не применяются циклические (повторяющиеся) действия, то N вычислительных модулей никогда не выполнят работу в N раз быстрее, чем один единственный вычислительный модуль.
В настоящее время исключительно важное значение приобрела проблема обеспечения высокой надежности и готовности вычислительных систем, работающих в составе различных АСУ и АСУ ТП, особенно при работе, в режиме реального времени. Эта проблема решается на основе использования принципа избыточности, который ориентирует также на построение многомашинных или многопроцессорных систем (комплексов).
Различие понятий многомашинной и многопроцессорной ВС поясняет рис.1. Многомашинная ВС (ММС) содержит несколько ЭВМ, каждая из которых имеет свою ОП и работает под управлением своей операционной системы, а также средства обмена информацией между машинами. Реализация обмена информацией происходит, в конечном счете, путем взаимодействия операционных систем машин между собой. Это ухудшает динамические характеристики процессов межмашинного обмена данными. Применение многомашинных систем позволяет повысить надежность вычислительных комплексов. При отказе в одной машине обработку данных может продолжать другая машина комплекса. Однако можно заметить, что при этом оборудование комплекса недостаточно эффективно используется для этой цели. Достаточно в системе, изображенной на рис.6.1,а в каждой ЭВМ выйти из строя по одному устройству (даже разных типов), как вся система становится неработоспособной.
Этих недостатков лишены многопроцессорные системы (МПС). В таких системах (рис. 1,б) процессоры обретают статус рядовых агрегатов вычислительной системы, которые подобно другим агрегатам, таким, как модули памяти, каналы, периферийные устройства, включаются в состав системы в нужном количестве.
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.
Под общим полем понимается равнодоступность устройств. Так, общее поле памяти означает, что все модули ОП доступны всем процессорам и каналам ввода-вывода (или всем периферийным устройствам в случае наличия общего интерфейса); общее поле ВЗУ означает, что образующие его устройства доступны любому процессору и каналу.
Многопроцессорные системы представляют собой основной путь построения ВС сверхвысокой производительности.
(есть продолжение)