Архитектура ЭВМ (стр. 6 из 6)
45. MPP-архитектура
Massive Parallel Processing (Массивно-параллельные системы). Архитектура: состоит из однородных вычислительных узлов, у каждого – своя локальная память, каждый узел включает один или несколько ЦП, в большинстве случаев – RISC. Прямой доступ к памяти других узлов невозможен.
Узел: 1) ЦП 2) локальная память 3) коммуникационный процессор 4) жесткие диски
Можно выделить специальные узлы ввода-вывода, управляющие узлы. Масштабируемость – до нескольких тысяч. Полноценная ОС работает только на управляющей системе (машине) – frontend, а на других – урезанный вариант её же.
Модель программирования. MPP имеют более скоростные и более специализированные каналы связи между вычислительными узлами. В MPP фиксирован достаточно высокий уровень интерфейса прикладных программ. Характерное требование к системе: малая задержка, возможность совмещения передачи с вычислением, базирование на стандартах, поддержка различных топологий.
Особенности:
1) Сложность отдельных процессоров 2) Значительное увеличение числа параллельно работающих потоков 3) свойства по автоматическому обнаружению неисправностей и т.о. продолжение вычислений при выходе из строя отдельного процессора или потока.
46. SMP-архитектура
SymmetricalMultiprocessing. Архитектура: несколько однородных процессоров и массив общей памяти. Масштабируемость – не более 32-х процессоров. Наличие общей памяти упрощает взаимодействие между собой. Для построения масштабируемых систем на базе SMP используются кластерные или номо-архитектуры. ОС – вся система работает под управлением одной ОС (обычно Unix-подобной).
47. PVP-архитектура
Parallel Vector Processing. (SIMD). Присутствуют конвейерные процессы. Команды однотипной обработки. Работает в рамках МП объединенных посредством коммутатора. Векторизация циклов, распараллеливание.
48. Кластерные системы
Архитектура – набор персональных компьютеров. Для связи – стандартная сетевая архитектура. Могут одновременно использоваться в качестве рабочих мест/станций. Модель программирования: В рамках модели передачи сообщений MPI. Недостаток: большие накладные расходы на взаимодействие параллельных процессов.
Особенности:
1) Компоновка кластерных систем из компонентов высокой готовности
2) Построение на основе стандартных программно-аппаратных решений, которые поддерживают общую систему имен и возможностей доступа.
3) Согласованность наборов прикладных программ.
4) Общая для всех модулей организация ИБ
5) Общий алгоритм обнаружения неисправностей
6) Общий алгоритм реконфигурации системы при обнаружении ошибки
Коммутатор – мультиплексор. Область использования – мини- и микро- ЭВМ с непосредственными связями.
4) по характеру использования элементов и узлов: а) блочные б) многофункциональные АЛУ.
Блочное – операции над числами с фиксированной и плавающей запятой (двоичными) и над десятичными числами выполняются в отдельных блоках.
Многофункциональное – одни и те же элементы коммутируются в зависимости от требуемого режима работы.
Функциональная схема АЛУ:
Регистры разделены на части, которые могут объединяться. Конфигурация определяется типом операции.
Суть многофункционального АЛУ – для всех форм представления числовой информации операции выполняются одними и теми же схемами, но которые конфигурируются в зависимости от режима работы. Эти части объединяются элементами И в той конфигурации, которая определена видом выполняемой операции. Пример – выполнение операции над числами с фиксированной запятой. Сумматор – на две части, в первой мантисса, во 2ой – над порядками. И1 – разделяет. Применяется в машинах малой и средней производительности, позволяет сэкономить аппаратные средства.
АЛУ блочного типа – высокопроизводительные ЭВМ –
могут параллельно выполнять операции над информацией.
Обобщенная схема АЛУ:
ГрРг – группа регистров – прием и размещение операндов
ОпЧАЛУ – Операционная часть АЛУ – преобразование операндов согласно заложенного в машине алгоритма
Сх.К – схема контроля Сх.УП – формирование управляющих сигналов (УСов). Координация взаимодействия всех блоков АЛУ между собой, а также с другими блоками ЦП. Замечания: 1) ГрРг как правило связана с ОЗУ и м.б. ПЗУ, а также м.б. связана с регистрами общего назначения ЦП. 2) Количество регистров в блоке и их разрядность широко варьируется.
6) По способу организации работы – асинхронные и синхронные. В асинхронных АЛУ ожидается фактическое окончание операции, после этого начинается следующая операция. В синхронных АЛУ на выполнение отдельной операции отводится фиксированное время.
49. MBC-архитектура
Многопроцессорная вычислительная машина с массивно-параллельной архитектурой. Принципы построения: 1) По модульному принципу. 2) Структурная единица – вычислительный модуль из стандартных промышленных компонент. 3) Состав вычислительного модуля – вычислительный процессор и коммуникационный процессор. Взаимодействуют через разделяемую память.
4) Каждый модуль имеет собственную память (локальная память)
5) Количество модулей – от 10 до 1000
Применение – большой спектр задач и большой параллельный сервер БД.
50. NUMA-архитектура
Non-Uniform Memory Access. Состав: однородные базовые модули, небольшое число процессоров и блок памяти. Модули объединяются между собой с помощью коммуникационной сети. Поддерживает единое адресное пространство. Аппаратно поддерживает доступ к удаленной памяти. Масштабируемость: Ограничена объемом адресного пространства, возможностями аппаратуры, возможностями ОС по управлению процессорами. Максимум – 256 процессоров. Обычно под управлением единой ОС.