Состав и свойства вычислительных систем. Информационное и математическое обеспечение вычислительных систем

Архитектуру ОКМД имеет технология ММХ (Multimedia Extensions). В ней объединены подход классической CISC-архитектуры (Pentium), архитектуры ОКМД и ряд простых (RISC) команд параллельной обработки данных. Она разработана для ускорения выполнения мультимедийных и коммуникационных программ с добавлением новых типов данных и новых инструкций.
Архитектура МКМД предполагает, что все процессоры системы работают по своим программам с собственными потоками команд. Такие процессоры могут быть автономными и независимыми. ВС такого типа используют в крупных вычислительных центрах. По способу взаимодействия процессоров такие системы бывают с сильной и слабой связью. [8]
Сильно-связанные вычислительные системы, или многопроцессорные вычислительные системы (МПВС), основаны на объединении процессоров на общем поле оперативной памяти, называемой разделяемой памятью (Shared Memory). Количество параллельных процессов невелико, они находятся под управлением единой ОС. Производительность данных систем не увеличивается пропорционально количеству процессоров. Например, сложнейшие средства снижения межпроцессорных конфликтов в оперативной памяти суперкомпьютеров серии CRAY X-MP/Y-MP позволяют получить коэффициент ускорения не более 3,5 для четырехпроцессорной конфигурации системы.
По виду межмодульных функциональных и управляющих связей и организации работы выделяют два типа многопроцессорных систем МКМД: с общей шиной и с использованием многовходовой памяти. [6]
Многопроцессорные вычислительные системы с общей шиной называют архитектура SMP (Shared Memory Proccessing), в такой системе все процессоры, модули памяти, устройств ввода-вывода подсоединены к одной общей шине межмодульных связей. Архитектура SMP стала своего рода стандартом для многопроцессорных серверов, например, НР9000 и DEC Alpha Server AXP.
В многопроцессорных вычислительных системах с многовходовыми модулями памяти, или симметричных МПВС, взаимные соединения выполняются с помощью индивидуальных шин, подключающих каждый процессор и каждое устройство ввода-вывода к отдельному входу оперативной памяти. Такие системы используют при создании мэйнфреймов.
Вычислительные системы со слабой связью, или распределенные многомашинные вычислительные системы (ММВС), представлены многомашинными комплексами, где отдельные компьютеры объединены либо с помощью сетевых средств, либо с помощью общей внешней памяти. Каждая ЭВМ системы имеет свою оперативную память и работает под управлением своей ОС. Одним из примеров таких систем являются системы с массовым параллелизмом (МРР), состоящие из множества процессорных узлов. Такая структура использует стандартные микропроцессоры и обладает неограниченным быстродействием. Однако программирование коммутаций процессов является слабо автоматизированной и сложной процедурой. [8]
Еще одни примером таких систем являются кластеры. Модули памяти в них распределены по всей системе и закреплены за отдельными процессорами. Добавление компьютеров в кластер позволяет увеличивать пропускную способность памяти и наращивать производительность. Кластер представляет собой набор из нескольких ЭВМ, соединенных через некоторую инфраструктуру.
Таким образом, мы рассмотрели основные типы архитектур вычислительных систем. Опираясь на принципы построения, вычислительные системы имеют определенные свойства.