мультипроцесорні системи

Фундаментальні принципи управління.

1) Принцип розімкнутого управління. Полягає в тому, що програма управління жорстко задана в заданому пристрої або зовнішнім впливом і управління не враховує вплив збурень на параметри процесів.

2) Принцип компенсації. Застосовується для нейтралізації відомих впливів, що обурюють. якщо вони можуть спотворювати стан об'єкта управління до неприпустимих меж.

3) Принцип зворотного зв'язку. Керуючий вплив коригується залежно від вихідної величини.

Види систем управління.

1) Системи стабілізації. Забезпечують незмінне значення керованої величини при всіх видах збурень.

2) Програмні системи. Зміна керуючого впливу на основі закладеної програми.

3) Следящие системи. Відрізняються від програмних тем, що програма заздалегідь не відома. Як пристрій управління виступає пристрій, що стежить за зміною будь-якого зовнішнього параметра.

4) самоналагоджувальна системи.

5) Екстремальні системи. Системи, в яких вихідна величина повинна завжди приймати екстремальне значення з усіх можливих.

6) Адаптивні системи. Передбачена можливість автоматичної перенастроювання параметрів або зміна принципової схеми систем управління з метою пристосування до мінливих зовнішніх умов.

Залежно від того, в якій системі (великий, складної, великий) відбувається управління, розрізняють системи автоматичного управління та автоматизовані системи управління. Автоматичне управління здійснюється, як правило, в простих системах, в яких заздалегідь відомі опис об'єкта управління і алгоритм управління ім.

За принципом управління системи автоматичного управління можуть бути роз'єднаними і замкнутими.

1. Класифікація систем паралельної обробки даних.

Будь-яка обчислювальна система досягає своєї найвищої продуктивності, завдяки використанню високошвидкісних елементів і паралельному виконанню великого числа операцій.

Паралельні ЕОМ поділяються за класифікацією Флінна на машини типу SIMD (Single Instruction Multiple Data) - один потік команд при множині потоці даних; і MIMD (Multiple Instruction Multiple Data) - множинний потік команд.

Можна виділити чотири основні типи архітектури систем паралельної обробки:

1) Конвеєрна і векторна обробка; Основу конвеєрної обробки складає роздільне виконання деякої операції в кілька етапів з передачею даних одного етапу наступного. Продуктивність при цьому зростає, завдяки тому, що на різних щаблях конвеєра виконується кілька операцій. Конвейеризация ефективна тільки тоді, коли завантаження конвеєра близька до повної, а швидкість подачі нових операндів відповідає максимальній продуктивності конвеєра. Якщо відбувається затримка, то паралельно буде виконуватися менше операцій і продуктивність знизитися. Для настройки конвеєра на виконання деякої операції може знадобитися деякий установче час. Однак, потім операнди можуть надходити в конвеєр з максимальною швидкістю, що допускається можливістю пам'яті. Таким чином, головний принцип обчислення на векторній машині полягає у виконанні певної елементарної операції або їх комбінації, які повинні повторно застосовуватися до деякого блоку даних. Таким операціям в початковій програмі відповідають невеликі компактні цикли.

2) Машини типу SIMD. Дані машини складаються з великого числа ідентичних процесорних елементів, що мають власну пам'ять. Всі процесорні елементи в такій машині виконують одну і ту ж програму. На відміну від обмеженого конвеєрного функціонування векторного процесора, матричний процесор може бути значно більш гнучким. Обробні елементи таких процесорів - це універсальні програмовані ЕОМ, так що завдання, яке вирішується паралельно може бути досить складною і містити розгалуження.

3) Машини типу MIMD. У мультипроцессорной системі кожен процесорний елемент виконує свою незалежну програму. У мультипроцесорах із загальною пам'яттю (сильно пов'язаних мультипроцесорах) є пам'ять даних і команд, доступна всім процесорним елементам. З загальної пам'яттю процесорні елементи зв'язуються за допомогою загальної шини або мереж обміну. У слабосвязанних мультипроцесорних системах вся пам'ять ділиться між процесорними елементами і кожен блок пам'яті доступний тільки пов'язаному з ним процесору. Базовою моделлю обчислень на мультипроцессорной системі є сукупність незалежних процесів, епізодично звертаються до даних, що розділяються.

4) Багатопроцесорні машини з SIMD процесорами. Сюди відносять супер-ЕОМ, що представляють собою багатопроцесорні системи, в яких в якості процесорів використовуються векторні (MSIMD). Дані машини дають можливість використовувати одночасно векторні операції і гнучкі можливості MIMD архітектури.

2. Масштабуються паралельні системи.

Дані системи діляться на мульти комп'ютери, кластери, симетричні мультипроцесори, архітектури з розподіленою пам'яттю і масово-паралельні системи.

Основні характеристики масштабованих паралельних систем.

Множинне або єдиної

Мульти комп'ютери - це сукупність об'єднаних мережею окремих обчислювальних модулів, кожен з яких управляється власною операційною системою. Вузли мульти комп'ютера не мають спільних структур крім мережі, мають високий ступінь автономності і можуть складатися з окремих комп'ютерів або являти собою різні комбінації кластерів. Для розподіленої операційної системи мульти комп'ютер виглядає як віртуальний однопроцесорний ресурс; взаємодія процесів реалізується за допомогою явно заданих операцій зв'язку між окремими обчислювачами. Зазвичай в мульти комп'ютері реалізується узгоджений мережевий протокол, і немає єдиної черги виконуються процесів.

Кластер - це набір комп'ютерів, що розглядається операційною системою, системним програмним забезпечення, програмними додатками і користувачами як єдина система. Кластери набули широкого поширення завдяки високому рівню готовності при відносно низьких витратах. Висока готовність пояснюється відсутністю спільно використовуваної оперативної пам'яті і наявністю в кожному вузлі копій ОС. Спеціальної ПО виробляє контроль працездатності вузлів. Якщо який-небудь вузол кластера вважається що з ладу, то його ресурси і програми перепризначувалися на інші вузли.

Два типових способу організації кластерів - це архітектура з розділяються дисками і архітектура без поділюваних дисків.

Симетричні мультипроцесори. SMP системи складаються з декількох десятків процесорів, які поділяють загальну основну (оперативну) пам'ять і об'єднаних загальною комунікаційної системою.

Кожен процесор має доступ до всієї основної пам'яті, може переривати інші процесори і виконувати операції введення / виводу. Пропускна здатність комунікаційної системи достатня для підтримки швидкого доступу до пам'яті. У окремих процесорів є один або кілька рівнів власної кеш пам'яті. При цьому виникає проблема збереження когерентності даних, тобто узгоджених змін вмісту кешів і загальної пам'яті.

Коли запобігає використання копій даних в кеші будь-якого процесора, якщо вони зазнали модифікації в іншому процесорі. Отже, якщо модифікується одна з копій даних, інші копії повинні або також модифікуватися, або оголошуватися недостовірними.

Достатній обсяг кеша і порівняно невелика кількість процесорів в SMP системах дозволяє задовольнити звернення до основної пам'яті, що надходять від декількох процесорів. Так, що час доступу до спільної пам'яті приблизно однаково для всіх процесорів. Це пояснює ще одну назву таких архітектур UMA (Uniform Memory Access). Передача даних в таких системах між кешами різних процесорів виконується значно швидше, ніж обмін даними між вузлами кластера або мультікомпьютера.

Тому SMP архітектури добре масштабуються з метою збільшення продуктивності та обробки великого числа коротких транзакцій, властивих банківським програмам.

Збереження когерентності вимагає спеціальних апаратних засобів швидкої модифікації копій даних. Якщо при цьому слідувати моделі суворої узгодженості, коли кожна операція повертає останнім записане значення, то зниження продуктивності системи неминуче. Невисока ступінь готовності SMP систем пояснюється сильною пов'язаністю процесорів і наявністю однієї операційної системи, розділяється всіма процесорами.