• Симметричная многопроцессорнаяархитектура с общей памятью(Shared Memory SMP Architecture).Эта архитектура поддерживает единую базу данных, работающую намногопроцессорном сервере под управлением одной операционной системы.Увеличение производительности таких систем обеспечивается наращиванием числапроцессоров, устройств оперативной и внешней памяти.
• Архитектура с общими (разделяемыми)дисками (SharedDisk Architecture). Этотипичный случай построения кластерной системы. Эта архитектура поддерживаетединую базу данных при работе с несколькими компьютерами, объединенными вкластер (обычно такие компьютеры называются узлами кластера), каждый из которыхработает под управлением своей копии операционной системы. В таких системах всеузлы разделяют доступ к общим дискам, на которых собственно и располагаетсяединая база данных. Производительность таких систем может увеличиваться какпутем наращивания числа процессоров и объемов оперативной памяти в каждом узлекластера, так и посредством увеличения количества самих узлов.
• Архитектура без разделенияресурсов (SharedNothing Architecture). Как и вархитектуре с общими дисками, в этой архитектуре поддерживается единый образбазы данных при работе с несколькими компьютерами, работающими под управлениемсвоих копий операционной системы. Однако в этой архитектуре каждый узел системыимеет собственную оперативную память и собственные диски, которые неразделяются между отдельными узлами системы. Практически в таких системахразделяется только общий коммуникационный канал между узлами системы. Производительностьтаких систем может увеличиваться путем добавления процессоров, объемовоперативной и внешней (дисковой) памяти в каждом узле, а также путемнаращивания количества таких узлов.
Такимобразом, среда для работы параллельной базы данных обладает двумя важнымисвойствами: высокой готовностью и высокой производительностью. В случаекластерной организации несколько компьютеров или узлов кластера работают сединой базой данных. В случае отказа одного из таких узлов, оставшиеся узлымогут взять на себя задания, выполнявшиеся на отказавшем узле, не останавливаяобщий процесс работы с базой данных. Поскольку логически в каждом узле системыимеется образ базы данных, доступ к базе данных будет обеспечиваться до техпор, пока в системе имеется по крайней мере один исправный узел.Производительность системы легко масштабируется, т.е. добавление дополнительныхпроцессоров, объемов оперативной и дисковой памяти, и новых узлов в системеможет выполняться в любое время, когда это действительно требуется.
Параллельныебазы данных находят широкое применение в системах обработки транзакций в режиме on-line, системах поддержки принятия решений ичасто используются при работе с критически важными для работы предприятий иорганизаций приложениями, которые эксплуатируются по 24 часа в сутки.
1.2. Классификация компьютеров по областям применения
1.2.1. Персональные компьютеры и рабочие станции
Персональные компьютеры (ПК)появились в результате эволюции миникомпьюте-ров при переходе элементной базымашин с малой и средней степенью интеграции на большие и сверхбольшиеинтегральные схемы. ПК, благодаря своей низкой стоимости, очень быстрозавоевали хорошие позиции на компьютерном рынке и создали предпосылки дляразработки новых программных средств, ориентированных на конечногопользователя. Это прежде всего " "дружественные пользовательскиеинтерфейсы", а также проблемно-ориентированные среды и инструментальныесредства для автоматизации разработки прикладных программ.
Миникомпьютеры стали прародителями идругого направления развития современных систем - 32-разрядных машин. СозданиеRISC-процессоров и микросхем памяти емкостью более 1 Мбит привело кокончательному оформлению настольных систем высокой производительности, которыесегодня известны как рабочие станции. Первоначальная ориентация рабочихстанций на профессиональных пользователей (в отличие от ПК, которые в началеориентировались на самого широкого потребителя непрофессионала) привела к тому,что рабочие станции - это хорошо сбалансированные системы, в которых высокоебыстродействие сочетается с большим объемом оперативной и внешней памяти,высокопроизводительными внутренними магистралями, высококачественной ибыстродействующей графической подсистемой и разнообразными устройствамиввода/вывода. Это свойство выгодно отличает рабочие станции среднего и высокогокласса от ПК и сегодня. Даже наиболее мощные IBM PCсовместимые ПК не в состоянии удовлетворить возрастающие потребности системобработки из-за наличия в их архитектуре ряда "узких мест".
Тем не менее быстрый ростпроизводительности ПК на базе новейших микропроцессоров Intelв сочетании с резким снижением цен на эти изделия и развитием технологиилокальных шин (VESA и PCI),позволяющей устранить многие "узкие места" в архитектуре ПК, делаютсовременные персональные компьютеры весьма привлекательной альтернативойрабочим станциям. В свою очередь производители рабочих станций создали изделиятак называемого "начального уровня", которые по стоимостнымхарактеристикам близки к высокопроизводительным ПК, но все еще сохраняют лидерствопо производительности и возможностям наращивания. Насколько успешно удаться ПКна базе процессоров 486 и Pentium бороться противрабочих станций UNIX, покажет будущее, но уже внастоящее время появилось понятие "персональной рабочей станции",которое объединяет оба направления.
Современный рынок "персональныхрабочих станций" не просто определить. По сути он представляет собойсовокупность архитектурных платформ персональных компьютеров и рабочих станций,которые появились в настоящее время, поскольку поставщики компьютерногооборудования уделяют все большее внимание рынку продуктов для коммерции ибизнеса. Этот рынок традиционно считался вотчиной миникомпьютеров имейнфреймов, которые поддерживали работу настольных терминалов с ограниченныминтеллектом. В прошлом персональные компьютеры не были достаточно мощными и нерасполагали достаточными функциональными возможностями, чтобы служитьадекватной заменой подключенных к главной машине терминалов. С другой стороны,рабочие станции на платформе UNIX были очень сильны внаучном, техническом и инженерном секторах и были почти также неудобны, как иПК для того чтобы выполнять серьезные офисные приложения. С тех пор ситуацияизменилась коренным образом. Персональные компьютеры в настоящее
©ЦентрИнформационных Технологий, 1995 7
время имеютдостаточную производительность, а рабочие станции на базе UNIXимеют программное обеспечение, способное выполнять большинство функций,которые стали ассоциироваться с понятием "персональной рабочейстанции". Вероятно оба этих направления могут серьезно рассматриваться вкачестве сетевого ресурса для систем масштаба предприятия. В результате этихизменений практически ушли со сцены старомодные миникомпьютеры с их патентованнойархитектурой и использованием присоединяемых к главной машине терминалов. Помере продолжения процесса разукрупнения (downsizing) иувеличения производительности платформы Intel наиболеемощные ПК (но все же чаще открытые системы на базе UNIX)стали использоваться в качестве серверов, постепенно заменяя миникомпьютеры.
Среди других факторов, способствующих этому процессу,следует выделить:
•Применение ПК стало более разнообразным. Помимо обычных для этого класса системтекстовых процессоров, даже средний пользователь ПК может теперь работатьсразу с несколькими прикладными пакетами, включая электронные таблицы, базыданных и высококачественную графику.
•Адаптация графических пользовательских интерфейсов существенно увеличилатребования пользователей ПК к соотношению производительность/стоимость. И хотяоболочка MS Windows может работать на моделях ПК 386SXс 2 Мбайтами оперативной памяти, реальные пользователи хотели бы использоватьвсе преимущества подобных систем, включая возможность комбинирования иэффективного использования различных пакетов.
•Широкое распространение систем мультимедиа прямо зависит от возможностииспользования высокопроизводительных ПК и рабочих станций с адеквантными аудио-и графическими средствами, и объемами оперативной и внешней памяти.
•Слишком высокая стоимость мейнфреймов и даже систем среднего класса помогласместить многие разработки в область распределенных систем и системклиент-сервер, которые многим представляются вполне оправданной поэкономическим соображениям альтернативой. Эти системы прямо базируются навысоконадежных и мощных рабочих станциях и серверах.
В началепредставлялось, что необходимость сосредоточения высокой мощности на каждомрабочем месте приведет к переходу многих потребителей ПК на UNIX-станции. Этоопределялось частично тем, что RISC-процессоры, использовавшиеся в рабочихстанциях на базе UNIX, были намного болеепроизводительными по сравнению с CISC-процессорами, применявшимися в ПК, ачастично мощностью системы UNIX по сравнению с MS-DOS и даже OS/2.
Производителирабочих станций быстро отреагировали на потребность в низкостоимостных моделяхдля рынка коммерческих приложений. Потребность в высокой мощности на рабочемстоле, объединенная с желанием поставщиков UNIX-систем продавать как можнобольше своих изделий, привела такие компании как Sun Microsystemsи Hewlett Packard на рынок рабочих станций длякоммерческих приложений. И хотя значительная часть систем этих фирм все ещеориентирована на технические приложения, наблюдается беспрецедентный ростпродаж продукции этих компаний для работы с коммерческими приложениями,требующими все большей и большей мощности для реализации сложных, сетевыхприкладных систем, включая системы мультимедиа.