Софтуер за мултипроцесорни и мултикомпютърни системи

Софтуер за мултипроцесорни и мултикомпютърни системи - раздел Производство, управление, неговото предназначение и функционални задачи. Организация на управлението. Система за управление като част от производствената система Multi-machine VS (Mms) Съдържа няколко компютъра, Ka.

Многомеханичен самолет (MMC) съдържа няколко компютъра, всеки от които има собствена операционна система и работи под контрола на своята операционна система, както и средства за обмен на информация между машините.

Изпълнението на обмена на информация се осъществява, в крайна сметка чрез взаимодействието на операционните системи на машините помежду си. Това влошава динамичните характеристики на процесите на обмен на данни машина към машина.

Използването на многомашинни системи позволява подобряване на надеждността на изчислителните системи. Ако една машина се провали, обработката на данни може да бъде продължена от друга машина от комплекса. Все пак може да се отбележи, че оборудването на комплекса не се използва достатъчно ефективно за тази цел. Достатъчно е в системата на всеки компютър да се повреди едно устройство (дори от различен тип), тъй като цялата система не работи.

Многопроцесорните системи (MPS) нямат тези недостатъци. В такива системи процесорите придобиват статута на обикновени единици на изчислителна система, които, подобно на други единици, като модули памет, канали, периферни устройства, са включени в системата в необходимото количество.

Изграждането на многомашинни системи от масово произвеждани компютри със стандартните им операционни системи много по-лесно от изграждането на MPS, изискващо преодоляване на определени трудности, възникващи при внедряването на общо поле на паметта и, най-важното, трудоемко развитие на специална операционна система.

Видове многопроцесорни самолети

Основната причина за използването на многопроцесорни компютри е тяхната висока производителност., с конвенционални технологии за производство на възли на компютърна система. Няколко процесора в самолета могат да работят паралелно във времето и независимо един от друг и едновременно да взаимодействат помежду си и с друго системно оборудване. Ефективността на многопроцесорните системи се увеличава с фактът, че многопроцесорната организация създава възможност за едновременна обработка на няколко задачи или паралелна обработка на една задача.

В структурната организация на многопроцесорна система най-важният начин за комуникация между процесорите и системната памет.

Паралелните изчислителни системи са разделени на два големи класа: SIMD и MIMD. SIMD (единична инструкция - множество данни) - „един поток от команди - много потоци от данни“ - командите се издават от един контролен процесор и се изпълняват едновременно на всички процесори за обработка над локалните данни на тези процесори.

MIMD (множество инструкции - множество данни) - "много потоци от команди - много потоци от данни" - набор от компютри, работещи в техните програми и с първоначалните си данни.

В момента суперкомпютрите се усвояват на системи от микропроцесори с кеш и споделена (логично - споделена) физически разпределена основна памет.

Съществуващите паралелни изчислителни съоръжения от клас MIMD образуват три подкласа:

Симетрични мултипроцесори (SMP),
Масивно паралелни системи (MPP).

Използването на SMP предоставя следните възможности:

Подобряване на производителността на приложенията с мощен хардуер;
Създаване на приложения в позната софтуерна среда;
Програмиране на споделена памет;
Едно и също време за достъп до цялата памет;
Възможността за препращане на съобщения с висока честотна лента;
Поддържане на съгласуваността на набор от кешове и блокове на основната памет, неделими операции по синхронизация и заключване.

но степента на мащабируемост на SMP системите е ограничена в рамките на техническата осъществимост на един и същ достъп до паметта за всички процесори със скорост, типична за еднопроцесорни компютри. По правило броят на процесорите в SMP не надвишава 32. В момента структурата на SMP е най-често срещана в класа на професионалните работни станции, базирани на RISC процесори.

За изграждане на системи с голям брой процесори се използват клъстерни или MPP подходи. И двете области използват SMP като основен изчислителен модул (VM).

Формира се клъстерната система от модули, обединени от комуникационна система или споделени външни устройства с памет, като дискови масиви. В момента за формиране на клъстерни системи се използват или специализирани патентовани инструменти и други мрежи, например с TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), или дискови масиви с високоскоростен широко двоен (Wide/Fast) и четириядрени PCI SCSI контролери.

Размерът на клъстера варира от няколко модула до няколко десетки модула.

Масивно паралелни системи, за разлика от клъстерите, те имат по-бързи, обикновено специализирани комуникационни канали между виртуални машини, както и широки възможности за мащабиране. В допълнение, MPP фиксира доста високо ниво на интерфейса на приложната програма (API), поддържан от разпределената операционна система. но поддръжка на производителността и оптимизиране на натоварването на процесора в MPP по-слабо развит в сравнение с клъстерите поради разнообразието от изпълними програми и липсата на функционални връзки между програмите.

От 1980 г. насам се стимулира идеята за SMP архитектури, подкрепена от широкото приемане на микропроцесори много разработчици да създадат малки мултипроцесори, в които множество процесори споделят една физическа памет, свързана с тях с помощта на споделена шина. Поради малкия размер на процесорите и значителното намаляване на необходимата честотна лента на шината, постигнато чрез възможността за внедряване на достатъчно голяма кеш памет, такива машини станаха изключително рентабилни. При първите разработки на този вид машини беше възможно да се постави целият процесор и кеш паметта на една платка, която след това беше вмъкната в задния панел, с помощта на която беше реализирана архитектурата на шината. Модерният дизайн ви позволява да поставите до четири процесора на една платка, ограничението на броя на процесорите в SMP е не повече от 32.

Многомашинна система - това е изчислителен комплекс, който включва няколко компютъра (всеки от които работи под собствена операционна система), както и софтуерни и хардуерни комуникационни инструменти за компютри, които осигуряват работата на всички компютри в комплекса като цяло.

Работата на всяка система с много машини се определя от два основни компонента: високоскоростен комуникационен механизъм между процесори и системен софтуер, който осигурява на потребителите и приложенията прозрачен достъп до ресурсите на всички компютри, включени в комплекса.

Средствата за комуникация включват софтуерни модули, които се занимават с разпределение на изчислителното натоварване, синхронизиране на изчисленията и преконфигуриране на системата. Ако един от сложните компютри се провали, задачите му могат автоматично да бъдат преназначени и изпълнени на друг компютър.

Ако многомашинната система включва няколко контролера на външни устройства, след това в случай на повреда на един от тях, други контролери автоматично взимат работата му. По този начин се постига висока устойчивост на повреди на комплекса като цяло.

В допълнение към увеличаване на толерантността към грешки, многокомпютърните системи могат да постигнат висока производителност чрез организиране на паралелни изчисления.

В сравнение с многопроцесорните системи, паралелните възможности за обработка в многомашинните системи са ограничени: ефективността на паралелизацията рязко спада, ако паралелните задачи са тясно свързани помежду си според данните. Това е така, защото, че връзката между компютрите в многомашинната система е по-малко тясна, отколкото между процесорите в многопроцесорната система, тъй като основният обмен на данни се осъществява чрез общи периферни устройства с много входове. За разлика от мултипроцесорите, където се използват силни софтуерни и хардуерни връзки, в многомашинните системи се твърди, че хардуерните и софтуерните връзки между обработващите устройства са по-слаби.

Оттогава не е осигурено териториално разпределение в многомашинни комплекси разстоянието между компютрите се определя от дължината на връзката между процесорния блок и дисковата подсистема.