Реферат: Ответы на билеты по экзамену ВМС и СТК в МЭСИ

                                                                                      IV

                                                                                       V

I логический уровень. Процессор-Процессор Связь обеспечивается через блоки прямого управления. Один процессор выдает другому команду - сигнал. Этот канал не предназначается для обмена большими порциями информации, а только командами.

II  уровень общей оперативной памяти. В качестве сопрягаемых устройств используются коммутаторы много оболочной ОП. Однако при большом числе комплексирующих процессоров оперативная память становится источником большого числа конфликтов. Особо опасны конфликты когда, когда один хочет прочесть информацию а другой -поменять данные. Этот вид взаимодействия наиболее оперативный при небольшом числе обслуживаемых абонентов.

III уровень комплексируемых каналов ввода-вывода. Предназначается для передачи больших объемов информации между блоками ОП, сопрягаемых в ВС. Обмен данными между ЭВМ осуществляется с помощью адаптера "канал-канал" (АКК) и команд "чтение" и "запись". Каналы могут быть селекторными и мультиплексными. Скорость передачи данных измеряется Мбайтами в секунду. Передача данных идет параллельно вычислениям в процессорах.

IV уровень групповых устройств управления периферией. В качестве средств сопряжения используются двуканальные переключатели, позволяющие группы устройств подключать к каналам различных ЭВМ. Для исключения конфликтов было принято следующее: канал, перехватывающий управление, резервирует подключенное устройство до полного завершения работ. Только после освобождения ресурса эти устройства могут быть переключены на другой канал.

V уровень внешних общих устройств. Предполагается, что комплексируемые внешние устройства имеют встроенный или навесной двуканальный переключатель для подключения к различным каналам. Этот уровень используется только в специальных системах.

I, III, IV уровни предназначены для создания многомашинных систем. II - для многопроцессорных систем. На практике зачастую создается комбинация уровней, что позволяет создать достаточно гибкие и перестраиваемые структуры. Комплексируемые связи позволяют создавать различные системы.

№38 Архитектура ВС. Параллелизм команд и данных.

Понятие архитектуры затрагивает более общую классификацию, относящуюся к видам параллельной обработки информации. Среди различных видов классификаций наиболее устойчивой оказалась классификация Флинна. Согласно этой классификации  все ВС сети могут быть разбиты на 4 группы:

1)     одиночный поток команд и данных ОКОД (SISD)

2)     множественный поток команд, одиночный поток данных МКОД (MISD)

3)     одиночный поток команд, множественный поток данных ОКМД (SIMD)

4)     множественный поток команд, множественный поток данных МКМД (MIMD).

 В основу данной классификации положен параллелизм обработки команд и данных, а также их сочетание.

Архитектура ОКОД охватывает все однопроцессорные и одномашинные варианты систем, т.е. с одним вычислителем. Все ЭВМ классической структуры попадают в этот класс. Параллелизм обеспечиваемый этой структурой кажущийся. Здесь параллелизм вычислений обеспечивается путем совмещения выполнения операций отдельными блоками АЛУ, а также параллельной работой устройств вывода-ввода информации и процессора.  Процессор может обрабатывать только одну задачу, но параллельно вычислениям в процессоре могут выполняться операции ввода вывода. Сейчас эти системы относятся к классическим структурам ЭВМ. Хорошо изучена. Новых решений не предвидиться.

Архитектура МКОД предлагает построение своеобразного процессорного конвейера, в котором результаты обработки предлагаются от одного процессора к другому по цепочке. В современных ЭВМ по этому принципу реализована схема совмещения операций, в которой параллельно работают различные функциональные блоки, и каждый из них делает свою часть в общем цикле обработки команды. На практике нельзя обеспечить "большую  длину"  конвейера, при которой достигается наивысший эффект (т.к ориентация процессоров не может быть полной).

Конвейерная схема нашла применение в скалярных процессорах Супер  ЭВМ, в которых они применяются как специальные процессоры для поддержки векторной обработки. ПО типу конвейра работают сети, реализующие архитектуру клиент-сервер.

                    ОК'                                ОК"                                ОК

                                                                   …..         

Архитектура ОКМД предполагает создание структур векторной или матричной обработки. Системы этого типа строятся как однородные, т.е. процессорные элементы, входящие в систему, идентичны и все они управляются одной и той же последовательностью команд. Однако каждый процессор обрабатывает свой поток данных. Под эту схему хорошо подходят задачи обработки матриц или векторов (массивов), задачи решения систем, линейных и нелинейных, алгебраических и дифференциальных уравнений.

 Все машины высокой производительности имеют встроенные сопроцессоры матричного типа. Все современные супер ЭВМ комбинируют векторную и конвейерную обработку и отличаются только видами этих комбинаций.

                                               ОД1

                                                ОД2

                                                ОД3

Архитектура МКМД предполагает, что все процессоры системы работают по своим программам с собственным потоком команд.

В простейшем случае они могут быть автономны и независимы.

Большой интерес представляет возможность согласованной работы ЭВМ (процессоров), когда каждый элемент делает часть общей задачи. Существуют разработки, которые позволяют объединять в рамках системы тысячи микропроцессоров.

Успехи микроэлектроники позволяют здесь каждому вычислителю дать собственную оперативную память и обеспечивать произвольные связи вычислений друг с другом в ходе вычислительного процесса. За системами этого типа будущее. Особенно в части создания систем массового параллелизма.

№39 Классификация ВС. Многомашинные ВС, принципы построения и работы.

Каждая машина сохраняет свою автономность и может работать по собственной системе Общая информационная истина является надстройкой автономных операционных систем. При этом для любой машины все другие являются не более чем удаленными периферийными устройствами. Оперативность взаимодействия в многомашинных комплексах не очень высокая. Системы создавались для повышения надежности

Положение переключателя 1 и 3 – состояние повышенной надежности. В данной схеме резерв может быть “холодный” и “горячий” предусамтривает отключение резервной машины и  ее выход на профилактику.

В положении 2 обеспечивается режим повышеннной достоверности, когда обе машины работают параллельно и можно периодически сравнивать результаты обработки. Как вариант этот режим допускает параллельную работу ЭВМ с различными потоками задач, что увеличивает производительность системы.

   Эта схема использования многомашинной системы до сих пор используется в специальных применениях. Развитие сетевых технологий позволяет расширить возможности многомашинных комплексов. Для этого необходимо усилить оперативность взаимодействия ЭВМ в части обмена большими объемами информации и увеличить число одновременно работающих модулей при выполнении общих работ.

№40 Многомашинные вычислительные системы. Типовые структуры многомашинных систем.

В общем случае все структуры ВС классифицируют по следующим признакам:

v  По назначению (универсальные и специализированные)

v  По типу ВС (многомашинные и многопроцессорные). В многомашинных системах каждая машина сохраняет определенную автономность и может работать от собственной ОС, где общая ОС - надстройка автономных ОС. При этом для машины все другие являются удаленным периферийным устройством, причем оперативность взаимодействия многомашинных комплексов не очень высока. Многопроцессорные системы являются наиболее оперативными по связи, но они очень сложны. Систем с большим числом процессоров не существует, т.к. в них тяжело избавиться от конфликтов.

v  По степени территориальной разобщенности (совмещенные системы, т.е. сосредоточенные, и распределенные, т.е. разобщенные). Обычно многопроцессорные системы относятся к системам совмещенного типа, а многомашинные - к разобщенным. Наиболее яркий представитель разобщенной системы - сети ЭВМ

v  По методам управления вычислителями (централизованные, децентрализованные и системы со смешанным управлением). В централизованной системе (более простой) функции управления находятся у главной, диспетчерской ЭВМ (процессор), в децентрализованной - у элементов ВС, где каждая ЭВМ сохраняет некую автономию. В системах со смешанным управлением совмещаются процедуры централизованного и децентрализованного управления.

v  По режиму работы (системы оперативной и неоперативной обработки). Первые используют режим реального времени.

                                             2

                                ЭК

                                  1                   3

Они создавались для повышения надежности, достоверности и производительности. Положение 1 и 3 электронного ключа (ЭК) обеспечивает режим повышенной надежности, при этом одна машина выполняет работу, а другая находится в "холодном или горячем" режиме, т.е. готовности  заменить первую. Положение 2 ЭК соответствует случаю, когда  обе машины обеспечивают параллельный режим вычисления. Эта схема использования многомашинной системой до сих пор используется в специальных применениях.

Развитие сетевых технологий позволяет решить возможности многомашинных комплексов. Для этого необходимо решить следующие задачи:

-      Повысить оперативность взаимодействия ЭВМ в части обмена большими объемами информации

-      Увеличение числа одновременно обрабатывающий модулей при выполнении общих работ.

-     

№41 Многопроцессорные ВС. Принцип построения и работы. Системы с общей шиной и коммутацией.

Многопроцессорные ВС представляют собой множество процессоров, использующих ресурс оперативной памяти (ООП). параллельная работа процессоров и использование ООП обеспечиваются под управлением единственной общей операционной системы.

                                     ……

Многопроцессорные системы позволяют строить вычислительные устройства сверхбольшой мощности. Они более сложны, чем многомашинные, поскольку в ходе вычислительного процесса требуется проводить функции диспетчеризации. ОП, обеспечивающая автоматизацию управления, включает в себя и функции разрешения конфликтов, так как ООП имеет только один адресный вход и один информационный выход. При решении сложных задач количество комплексируемых процессоров не может быть очень большим во избежание конфликтов. По этому все многопроцессорные системы отличаются друг от друга методами предотвращения конфликтов. Помимо процессоров к ООП подключаются все каналы (процессоры ввода-вывода), средства измерения времени и т.д. Поэтому серьезным недостатком МПС является еще и проблема коммутации абонентов и доступа их к ООП. Система с коммутацией предполагает использование коммутаторов (электронный ПxК полюсник, позволяющий организовать связи любого из N входов с любым из K выходов. Многоблочное построение памяти позволяет в ходе вычислений переключать процессоры на другие блоки.

Многопроцессорные системы классифицируются по признакам обеспечивающим эффективное решение этой задачи

1.     обычно рассматривают системы многовходовые , т.е несколько входов у общей оперативной памяти.

2.     Системы с коммутацией

      А) централизованными

      Б)  распределенным коммутатором

3.   ассиметричные структуры

Несмотря на успехи микроэлектроники, компьютеры с большими числами N и K становятся очень громоздкими, требующие трудоемкого охлаждения и обслуживания. Поэтому на практике сложные компьютеры разбивают по слоям.

№42 МПС. Системы многовходовые, асимметричные.

Многовходовые: ООП представляет организацию многовходности только путем разбиение памяти на параллельно работающие блоки. Функциональное закрепление блоков памяти за процессорами позволяет сократить общее число конфликтов. Полностью конфликты искоренить нельзя, их можно только разделить (этот метод похож на организацию КЭШ памяти для каждого процессора), но при этом возникает проблема, как обеспечить передачу блоков с одного процессора на другой. Многоблочные построения ООП в данных системах позволяет использовать чередование адресов, которые резко увеличивают быстродействие памяти.

Асимметричные: они позволяют комплексировать процессоры, резко отличающиеся друг от друга своими характеристиками. При этом функции каждого процессора становятся специфичными, т.е. к примеру, слабые процессоры обслуживают каналы связи, а мощные обрабатывают подготовленные пакеты заданий.

№43 Основные структуры ВС в архитектуре ОКОД.

Архитектура ОКОД охватывает все однопроцессорные и одно-машинные варианты систем, т.е. с одним вычислителем. Все

 ЭВМ классической структуры попадают в этот класс. Здесь параллелизм вычислений обеспечивается путем совмещения выполнения операций отдельными блоками АЛУ, а также

параллельной работой устройств вывода-ввода информации и процессора.                                   ОК

           ОД

Данная структура оказалась сосредоточенной вокруг ОП, так как именно цепь "процессор-ОП" во многом определяет эффективную работу компьютера. При выполнении каждой команды необходимо неоднократное обращение к ОП: выбор команды, операндов, отсылка результатов.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7