Файл: В россии в xvixvii веках появилось намного более передовое изобретение.docx

• 
  обеспечении максимальных удобств абонентов в общении   их с системой. Это достигается за счет развитой   сети   технических средств ввода, вывода, регистрации и отображения информации; использования современных средств автоматизации    программи­рования; обеспечения независимости работы абонентов при под­готовке своих программ; обеспечения доступа абонентов к базам данных и знаний, стандартным программам, пакетам прикладных программ, имеющимся в структуре информационного и програм­много обеспечения ВС; обеспечения гарантированной защиты ин­дивидуальных программ и информационных массивов абонентов от несанкционированного доступа.
  

 

Многомашинные (ММС) и многопроцессорные вычислительные системы (МПС).

 

Эти вычислительные системы называют также параллельными вычислительны­ми системами (ПВС), поскольку в них осуществляется параллель­ная обработка данных.

 Основные различия между ММС и МПС заключаются в следующем.

ММС включает несколько ЭВМ, каж­дая из которых имеет свою оперативную память и работает   под управлением своей операционной системы. Каждая машина    ис­пользует другую как канал или устройство ввода-вывода, каким бы ни был их общий интерфейс. Обмен информацией между машина­ми происходит в результате взаимодействия их операционных си­стем.

В МПС все процессоры работают с общей ОП (т. е. имеет­ся общее поле ОП) и управление обеспечивается    одной   общей операционной системой. При этом достигаются более быстрый об­мен информацией между процессорами, чем между ЭВМ в ММС и более высокая суммарная производительность системы.

Существует достаточно большое количество различных призна­ков, по которым можно классифицировать ПВС:

• 
  по целевому на­значению и выполняемым функциям;
  
• 
  числу ЭВМ или процессоров и их типу;
  
• 
  структуре, режимам работы и методам управления эле­ментами системы;
  
• 
  степени разобщенности элементов системы и др.
  

 Однако основными классификационными признаками являются при­знаки структурной и функциональной организации ПВС.

По назначениюПВС делятся на универсальные и специализи­рованные.

Универсальные системы предназначены для решения задач любого типа, специализированные — для решения задач оп­ределенного круга или класса. Специализация определяется не только характером решаемых задач и ограниченностью их пе­речня, но и наличием в структуре системы элементов специального назначения: преобразователей информации, устройств сопряжения с внешними объектами, специальных устройств отображения ин­формации и др.

---

К числу специализированных ПВС относятся уп­равляющие системы, обеспечивающие управление объектами или процессами в реальном масштабе времени.

По типу ЭВМ или процессоров,из которых комплектуются ПВС, различают однородные системы, составленные из однотип­ных машин (процессоров), и неоднородные.

Неоднородные ММС состоят из ЭВМ различного типа, а в неоднородных МПС ис­пользуются различные специализированные процессоры: для обработки десятичных чисел, для реализации некоторых функций ОС, для матричных задач и др.

В однородных системах упрощаются вопросы обеспечения про­граммной совместимости на любом уровне, облегчается решение задачи резервирования для повышения надежности, упрощается техническое обслуживание системы, удешевляется ее реконструк­ция, модернизация и, в случае необходимости, наращивание про­изводительности, а самое главное — гораздо проще решаются воп­росы по управлению работой системы во всех режимах, по орга­низации вычислительного процесса.

Однако для однородных систем характерно в ряде случаев неполное использование их производительности, что определяется непостоянством степени загруженности отдельных ЭВМ (процес­соров). Часто возникает необходимость иметь в составе ПВМ машины различной производительности, что диктуется требовани­ями функциональной специализации отдельных подсистем ПВС (например, ЭВМ подсистемы связи с абонентами могут иметь меньшую производительность, чем ЭВМ обработки информации).

 В этом случае рациональным решением является построение си­стемы на базе унифицированных ЭВМ, составляющих семейство или ряд ЭВМ, т. е. построение неоднородной системы.

По степени территориальной разобщенностивычислительных модулей ПВС делятся на два типа: системы совмещенного (со­средоточенного) типа и распределенные (разобщенного типа).

 К первому типу относятся системы, в которых время передачи ин­формации от одной машины ПВС к другой, необходимое для ре­шения некоторой задачи, пренебрежимо мало по сравнению с временем решения этой задачи на одной из них. Информация передается по линиям связи между машинами, как правило, в па­раллельном коде.

---

В распределенных системах (сетях ЭВМ) отдельные ЭВМ на­ходятся на значительных расстояниях и обмениваются информа­цией по каналам связи через специальную аппаратуру в после­довательном коде. Время, затрачиваемое на обмен, в этом случае соизмеримо с временем решения задач в системе и должно учи­тываться при исследовании процесса функционирования системы, в частности при оценке ее производительности.

Многопроцессорные системы строятся обычно совмещенного типа.

По методам управления элементами ПВС делятся на центра­лизованные, децентрализованные и со смешанным управлением.

 В централизованных ПВС осуществляется полная централизация управления элементами системы. Все функции управления сосре­доточены в специально выделенной центральной управляющей ма­шине (или в центральном процессоре), называемой главной ма­шиной.

 Главная машина (центральный процессор) распределяет нагрузку между другими ЭВМ (процессорами) системы, обеспе­чивая сокращение общего времени на выполнение вычислений, координирует работу машин и их взаимодействие в процессе решения задач. В однородных ПВС функции главной машины мо­жет выполнять любая ЭВМ, что способствует повышению надеж­ности системы.

В децентрализованных системах функции управления распре­делены между отдельными элементами системы. Единого, четко фиксированного органа, управляющего процессом функциониро­вания ПВС, нет. Каждая ЭВМ (процессор) системы при решении задач действует автономно, а вычислительный процесс организует­ся за счет передачи между машинами специального набора сиг­налов.

В системах со смешанным управлением в некоторой пропор­ции реализуются принципы централизованного и децентрализо­ванного управления. Вся система разбивается на группы взаимо­действующих ЭВМ (процессоров), в каждой из которых осущест­вляется централизованное управление.

По структурным признакамПВС можно классифицировать сле­дующим образом:

• 
  по числу уровней иерархии в структуре систе­мы;
  
• 
  степени обобществления модулей памяти различного типа;
  
• 
  топологии управляющих и функциональных связей между маши­нами (процессорами) системы;
  
• 
  возможности перестройки систе­мы;
  
• 
  принципу распределения функций между элементами системы.
  

---

По числу уровней иерархии в структуре ПВС различают одно­уровневые и многоуровневые системы.

В многоуровневых иерар­хических системах средства управления распределены по несколь­ким уровням. Например, при двух уровнях управления система разбивается на группы взаимодействующих элементов с локаль­ным управлением в пределах каждой группы (это первый уровень управления). На втором уровне управления с помощью некоторого управляющего элемента осуществляется взаимодействие выделен­ных групп элементов системы. Типовой иерархической многоуров­невой структурой является структура ярусного типа (рис. 13.1, а), когда каждый элемент более высокого яруса управляет функцио­нированием нескольких элементов соседнего низшего яруса. Ча­стным случаем иерархической структуры служит ПВС узловой структуры с главной машиной (центральным процессором), т. е. с централизованным управлением (рис. 13.1,6).

По степени обобществления модулей памяти или по структуре памяти выделяют системы с жестким и свободным разделением памяти. В последнем случае все ЭВМ (процессоры) системы име­ют доступ ко всем модулям памяти, т. е. память является общей. Могут быть и промежуточные решения. Например, обобществля­ются только внешняя память и часть оперативной памяти при наличии автономной ОП у каждой ЭВМ системы.

По топологии управляющих и функциональных связей разли­чают структуры ПВС с однородными и неоднородными связями.

Две машины системы называются функционально связанными, если от одной из них к другой возможна передача функциональ­ной информации (программ, исходных и промежуточных данных решаемых задач, результатов обработки данных). Если функциональная информация передается только в одну сторону, то система называется ориентированной по функциональным связям, если в обе стороны — неориентированной. Могут быть и частично ориен­тированные системы, в которых присутствуют ориентированные и неориентированные подсистемы.

Две машины системы называются связанными по управлению, если от одной из них к другой поступает управляющая информа­ция, необходимая для правильного функционирования ПВС    как



 

Рис. 4.1.   Структуры параллельных вычислительных систем: а — иерархиче­ская ярусного типа; б — узловая; в— одноуровневая однородная по связям единой системы. Если связи по управлению всегда ориентированы в одну сторону, система называется направленной, в противном случае — ненаправленной.

---

Каналы связи для передачи этих двух видов информации (функциональной и управляющей) могут быть совмещенными и раздельными.

Система называется однородной по связям, если связи между ее машинами организованы по принципу «каждая с каждой». Если этот принцип не выполняется, система относится к типу не­однородных по связям.

Системы с однородными связями обычно являются децентрализованными с одноуровневой структурой (рис.4.1. , в).

Система относится к типу систем с постоянной структурой, если в процессе ее функционирования состав функциональных и управляющих связей и их ориентация остаются неизменными.

В противном случае система называется ВС с переменной структу­рой. Особенностью таких систем является возможность реконфи­гурации.

Реконфигурация — это процесс перераспределения под­систем системы в соответствии с новыми функциональными зада­чами или процесс, связанный с выведением неисправных подсис­тем и введением резервных при их наличии.

Развитые средства обеспечения реконфигурации (программное обеспечение, реализу­ющее алгоритмы управления реконфигурацией, специальная ком­мутационная аппаратура, резервные элементы) служат основой построения адаптивных и самоорганизующихся систем обработки информации.

По принципу закрепления вычислительных функцийза от­дельными ЭВМ (процессорами) различают системы с жестким    и системы с плавающим закреплением функций.

Жесткое закрепле­ние, хотя и позволяет использовать для хранения программ на­дежно работающие постоянные ЗУ, приводит к значительному уменьшению гибкости системы. В связи с этим системы с жестким закреплением функций за вычислительными средствами строятся сравнительно редко, они могут быть только специализированными.

По временному режиму работыразличают системы, работаю­щие в оперативном и неоперативном временных режимах.

 Пер­вые предназначены для работы в реальном масштабе времени. Для них характерна высокая степень автоматизации процессов приема информации, ее обработки. Роль оператора в этих процессах све­дена к минимуму.

В системах, работающих в неоперативном временном режиме, роль оператора значительно выше. Его вмешательство может быть связано с прерыванием процесса обработки информации.

---