Здавалка
Главная | Обратная связь

Історія появи і розвитку багатопроцесорних систем



Зміст

Словник термінів та скорочень_______________________________________2

Архітектура багатопроцесорних обчислювальних систем_____3

Історія появи і розвитку багатопроцесорних систем ____________3

Векторно-конвеєрні суперкомп'ютери________________________5

Симетричні мультипроцесорні системи (SMP)_________________6

Системи з масовим паралелізмом (МРР)______________________8

Кластерні системи______________________________________10

2. Підтримка багатопроцесорності в операційних системах_____13

2.1. Асиметрична багатопроцесорність__________________________14

2.2. Симетрична багатопроцесорність_________________________14

3. Продуктивність багатопроцесорних систем________________15

3.1. Масштабування навантаження____________________________15

3.2. Продуктивність окремих застосувань________________________16

4. Планування у багатопроцесорних системах________________16

4.1. Планування з розподілом часу_____________________________16

4.2. Планування з розподілом простору________________________17

Контрольні питання_______________________________________________18

Використана література____________________________________________19

Додатки_________________________________________________________20

 

 


Словник термінів та скорочень

 

ПЕ — процесорні елементи

МОС —операційна система для ряду управляючих електронно вимірювальних машин, створених в кінці 1970 року.

MPP — Системи з масовим паралелізмом (Massively Parallel Processing)

SMP — симетричні мультипроцесорні системи (Symmetric Multi-Processing )

NUMA—схема реалізації комп'ютерної пам'яті, використовувана в мультипроцесорних системах, коли час доступу до пам'яті визначається її розташуванням по відношенню до процесора. (Non Uniform Memory Access).

Кеш —особлива швидкісна пам'ять, де зберігаються копії часто використовуваних даних.

 


Архітектура багатопроцесорних обчислювальних систем

Історія появи і розвитку багатопроцесорних систем

В процесі розвитку суперкомп'ютерних технологій ідею підвищення продуктивності обчислювальної системи за рахунок збільшення кількості процесорів використовували неодноразово. Якщо не вдаватися до історичного екскурсу і обговорення всіх таких спроб, то можна коротко описати розвиток подій.

Експериментальні розробки зі створення багатопроцесорних обчислювальних систем почалися в 70-х роках 20 століття. Однією з перших таких систем стала розроблена в університеті Ілінойса МОС ILLIAC IV, яка включала 64 (у проекті до 256) процесорних елементів (ПЕ), що працюють за єдиною програмою, яка застосовується до вмісту власної оперативної пам'яті кожного ПЕ.

Обмін даними між процесорами здійснювався через спеціальну матрицю комунікаційних каналів. Вказана особливість комунікаційної системи дала назву ''Матричні суперкомп'ютери'' відповідному класу МОС.

Відзначимо, що ширший клас МОС з розподіленою пам'яттю і з довільною комунікаційною системою отримав надалі назву “Багатопроцесорні системи з масовим паралелізмом”, або МОС з MPP-архітектурою (MPP – Massively Parallel Processing). При цьому, як правило, кожен з ПЕ MPP системи є універсальним процесором, що діє за своєю власною програмою (на відміну від спільної програми для всіх ПЕ).

Перші матричні МОС випускалися буквально поштучно, тому їх вартість була фантастично високою. Серійні ж зразки подібних систем, такі як ICL DAP, що включали до 8192 ПЕ, з'явилися значно пізніше, проте не набули широкого поширення, зважаючи на складність програмування МОС з одним потоком управління (з однією програмою, спільною для всіх ПЕ).

Перші промислові зразки мультипроцесорних систем з'явилися на базі векторно-конвеєрних комп'ютерів в середині 80-х років.

Найбільш поширеними МОС такого типу були суперкомп'ютери фірми Cray. Проте такі системи були надзвичайно дорогими і вироблялися невеликими серіями. Як правило, в подібних комп'ютерах об'єднувалося від 2 до 16 процесорів, які мали рівноправний (симетричний) доступ до спільної оперативної пам'яті. У зв'язку з цим вони отримали назву симетричні мультипроцесорні системи (Symmetric Multi-Processing – SMP).

Як альтернатива таким дорогим мультипроцесорним системам на базі векторно-конвеєрних процесорів була запропонована ідея будувати еквівалентні за потужністю багатопроцесорні системи з великої кількості дешевих мікропроцесорів, що серійно випускалися.

Проте дуже скоро виявилося, що SMP архітектура має досить обмежені можливості з нарощування кількості процесорів в системі через різке збільшення числа конфліктів при зверненні до спільної шини пам'яті.

У зв'язку з цим виправданою представлялася ідея забезпечити кожен процесор власною оперативною пам'яттю, перетворюючи комп'ютер на об'єднання незалежних обчислювальних вузлів.

Такий підхід значно збільшив міру масштабованості багатопроцесорних систем, але у свою чергу почав вимагати розробки спеціального способу обміну даними між обчислювальними вузлами, що реалізовується зазвичай у вигляді механізму передачі повідомлень (Message Passing).

Комп'ютери з такою архітектурою є найбільш яскравими представниками MPP систем. В даний час ці два напрямки (або якісь їх комбінації) є домінуючими в розвитку суперкомп'ютерних технологій.

Щось середнє між SMPі MPP представляють NUMA-архітектури (Non Uniform Memory Access), в яких пам'ять фізично розділена, але логічно загальнодоступна. При цьому час доступу до різних блоків пам'яті стає неоднаковим. В одній з перших систем цього типу Cray T3D час доступу до пам'яті іншого процесора був в 6 разів більше, ніж до своєї власної.

На даний час розвиток суперкомп'ютерних технологій йде чотирма основними напрямками:

· векторно-конвеєрні суперкомп'ютери;

· SMP системи;

· MPP системи;

· кластерні системи.

Розглянемо основні особливості перерахованих архітектур.[5][6]

 







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.