Шпаргалка: Информатика
4. Обеспечение различных режимов работы.
5. Система должна сохранить способность к самоорганизации, адаптации.
2. Квалификация вычислительных систем.
В настоящее время существует тысячи ВС. Для того, чтобы разобраться в их возможностях, необходима их квалификация по мелким признакам.
1 уровень квалификации учитывает расстояние между некомплексируемыми модулями. Сосредоточение ВС предполагает расположение вычислительных модулей в непосредственной близости друг от друга. Передача информации между модулями осуществляется с помощью простейших связей. Расстояние между модулями можно увеличить до нескольких сот метров, если использовать экранизированные (коаксиальные) кабели (в оплетке). *Обычным кабелем можно соединить PC не более 10-15м.
В распределенных системах расстояние между модулями может быть очень велико (км). Поэтому для связи модуля используется каналообразующая аппаратура - преобразование сигналов и передача их по специальным каналам связи.
ВС могут быть многомашинными и многопроцессорными. В многомашинных системах каждая машина работает под управлением собственной ОС. Подключенные к ней другие машины рассматриваются ОС как специализированные внешние устройства. В многопроцессорных системах координация работ CPU осуществляется общей ОС. Кроме того, все CPU имеют общую RAM. Кроме этих признаков классификации рассматриваются и более мелкие:
1. По числу комплексированных ЭВМ или CPU.
2. По однотипности комплексированных элементов.
3. По степени территориальной обобщенности.
4. По методам управления различают централизованное и децентрализованное управление. Централизованное лучше используется в простых.
5. По структурным признакам (могут иметь свою иерархию). Чаще всего рассматривают топологические признаки.
6. По принципу закрепления функции различают:
- с жестким распределением функции
- с плавающим распределением функции управления
7. По временным режимам работы.
3. Комплексированность и совместимость в ВС.
Связь модулей в систему потребует, чтобы объединенные модули были совместимы. Понятие совместимости включает 3 аспекта:
1. Аппаратурную совместимость.
2. Программную совместимость.
3. Информационную совместимость.
1. Аппаратурная совместимость предполагает стандартизацию и унификацию связей. Понятие связи включает и стандартизацию кабельных соединений их разъемов, алгоритмов взаимодействия (последовательность сигналов), стандартизацию электрических сигналов.
2. Программная совместимость зависит от однородности и однотипности комплексированных средств. Если комплексированные средства однотипные, то программные средства полные. Если комплексированные средства не однородные, не одновременные, то такие системы совместимы по принципу “снизу вверх” (386-Pentium). Если комплексируется однотипная аппаратура, то обмен исходными модулями с последующей трансляцией их после обмена.
3. Информационная совместимость. Она предполагает, что передаваемые информации одинаково интерпретируются объектами, т.е. должны быть стандартизованы алфавиты, разрядность, форматы, структура, разновидность и т.д.
4. Взаимодействие комплексированных ЭВМ CPU может производиться по различным уровням. Различают логические и физические уровни.
Логические уровни:
5 логических уровней комплексирования:
Логические уровни объединяют средства комплексирования, имеющие общие принципы управления и работы.
1 уровень - уровень комплексирования CPU. Передача информации идет через систему прямого управления.
CPU - инициатор обмена - должен ... через интерфейс ... команду “прямое чтение” или “прямая запись”. Другой CPU, получив это прерывание, отвечает противоположной командой. После этого передается байт данных. Каждый байт 8 разрядов (0-255). Содержимое байта играет роль сигнала - приказа.
Этот канал не предназначается для передачи больших информационных массивов, т.к. процессы взаимодействия на каждый байт предостанавливают работу обоих CPU.
2 уровень. Общая оперативная память.
Она формируется из оперативной памяти комплексированных ЭВМ. В количестве устройства напряжения используется коммутатор. Этот уровень является наиболее предпочтительным из всех. Однако его реализация встречает трудности.
ООП является ядром классической структуры. Абонентами которых являются все каналы и комплексируемые CPU, т.е. память является своеобразной системой массового обслуживания. При этом создаваться различные конфликты. Для их разрешения необходимо предусматривать буферные зоны - создания в них очереди, обслуживание очереди и т.д. Поэтому в настоящее время многопроцессорные системы позволяют комплексировать не более 2-х, 4-х CPU. Не существует эффективных коммутаторов ООП.
3 логический уровень. Является основным при комплексировании ЭВМ. Согласователь скоростей или адаптер канал-канал работает по принципу.
Канал - инициатор обмена передает очередной байт на регистр обмена и взводит флажок - канал получатель считывает этот флажок, что является сигналом на установку следующего байта. число передаваемых байтов подсчитывается счетчиком. Скорость передачи данных - 1-10мбит/сек. Достоинством уровня является то, что передача данных между каналом осуществляется параллельными вычислениями CPU, не меньше им.
4 - уровень управления внешними устройствами. Осуществляется через групповые устройства управления, или контроллеры, которые позволяют управлять сразу несколькими накопителями. В количестве средства комплексирования здесь используется встроенные двухканальные переключатели. Для исключения конфликтных ситуаций на этом уровне используются команды управления и переключателя. “Зарезервировать и освободить”. Канал, выигравший состязание, резервирует контроллер за собой до полного окончания работ с требуемым накопителем. После команды “освободить” устройство становится доступным к другим каналам.
5 уровень. Уровень общих количественных устройств. Используется крайне редко, только для управления дорогостоящих универсальных аппаратур. Все внешние устройства являются устройствами точной механики, а значит они менее ... , чем чисто электронные устройства. Поэтому лучше использовать 4-й уровень комплексирования, который позволяет управлять группой устройств, а не отдельным устройством.
Многопроцессорные системы создаются на 2-ом логическом уровне. Многомашинные системы создаются при комплексировании на 1, 3, 4 и 5 рядах.
На практике стараются комбинировать уровни, что позволит создавать более гибкие системы оперативного обмена. На каждом логическом уровне может быть несколько логических устройств, на физическом - число устройств может быть иным.
Разделение физических и логических уровней позволяет обеспечить независимость разработки прог от конкретной аппаратурной реализации системы.
Стыковка логических и физических уровней обеспечивается:
а) при установке и генерации ОС
б) по указаниям оператора в начале вычислительного процесса
в) директивами пользователем размещаемыми в проге
Перечисленные 5 уровней имеют аналоги и в ПЭВМ:
1 уровень в ПЭВМ. Реализуются системы прерывания относящиеся к классу внешних
2 уровень. Общая оперативная память реализуется только в серверах. Наиболее распространенные серверы с двумя, четырьмя CPU Pentium. Имеются разработки, включающие до 10 CPU на общее поле RAM.
3 уровень. Полностью соответствует каналам прямого доступа к памяти, при котором передача данных между памятью и внешним устройством осуществляется параллельно вычислением в CPU.
4 уровень. Уровень управления.
5. Многомашинные комплексы.
Все ВС имеют истоки - это многопрограммные комплексы.
Принцип.
Коммутатор - это электронное устройство, позволяющее соединить объекты между собой. В положении ключа или 1 или 3, одна ЭВМ является основной, другая - вспомогательной. Вспомогательная может находиться на профилактике, либо заниматься не основными, а второстепенными вычислениями - так наз. резерв. В случае выхода из строя основного ЭВМ, другая ЭВМ ее замещает. Это режим повышенной надежности. В положении ключа 2 обе машины могут решать одну и ту же важную задачу.
6. Многопроцессорные ВС.
Для многопроцессорных является общая ОП, поэтому для управления многопроцессорной ВС является общая ОС, которая имеет сложные встроенные программные средства. ООП призвана обслуживать не только n CPU, но также все подключенные каналы и специализированные внешние устройства (таймеры, CPU прямого доступа и др.) ООП становится системой массового обслуживания, поскольку при работе возможны различные конфликты. Разрешение конфликтов может привести к появлению очередей запросов и их последующей разгрузке, поэтому на практике отсутствует МВС, имеющее большое число комплексированных CPU. Обычно комплексируют не более 2-4 CPU. В качестве средств комплексирования используют следующие:
1. Количество конфликтов уменьшается пропорционально количеству комплексированных CPU.
2. Уменьшение количества обращений к памяти за счет использования сверхоперативной памяти. Каждый CPU имеет свою кэш память. Однако этот способ не позволяет полностью уменьшить конфликты, поскольку возникает новая проблема: как синхронизировать содержимое эталона и копии.
3. Средством решения противоречия. Организация многоходовой памяти. Любая память имеет адрес, вход и выход информации. ООП делается многоблочной. Каждый блок имеет собственный вход и выход. ОС закрепляет отдельные блоки за отдельными CPU, что дает преимущества - все блоки могут работать параллельно. Этот вариант является развитием 2 варианта. Этот вариант находит применение в серверах сети, когда каждый CPU сервера обслуживает свое подмножество клиентов.
