Многопроцессорные и многоядерные системы.

Лекция 10. Вычислительные системы параллельной обработки.

МОДУЛЬ 2. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

Литература

Вопросы для самопроверки

1) Дать определение следующим понятиям: вычислительная машина, вычислительная система, компьютерная сеть, вычислительный комплекс, структура, архитектура, модель вычислений.

2) Что представляет собой функциональная и структурная организации вычислительной машины (системы, сети)?

3) Назовите модели вычислений, связанные с архитектурой вычислительных машин (систем).

4) Опишите фон-неймановскую структуру вычислительной машины, назовите её преимущества и недостатки.

5) Опишите структуру вычислительной машины на основе общей шины, назовите преимущества и недостатки этой структуры.

6) Какие существуют способы организации вычислительных систем? Назовите преимущества и недостатки этих структур.

7) Назовите основные и дополнительные характеристики вычислительных машин (систем). Как рассчитывается стоимость, производительность, быстродействие вычислительных машин (систем)?

8) Какие уровни организации вычислительных процессов можно выделить?

 

1. Хорошевский, В.Г. Архитектура вычислительных систем [Текст]/ В.Г. Хорошевский/Учеб. пособие.- М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана.- 2008.- 250 с.: ил.- ISBN: 978-5-7038-3175-5

2. Мелехин, В.Ф., Павловский, Е.Г. Вычислительные машины, системы и сети [Текст]/ В.Ф. Мелехин, Е.Г. Павловский/ Учебник для вузов.—2-е издание.- М.: Издательский центр «Академия».- 2007.-560 с.- ISBN: 978-5-7695-4485-9

3. Цилькер, Б.Я., Орлов, С.А. Организация ЭВМ и систем [Текст]/ Б.Я. Цилькер, С.А. Орлов / Учебник для вузов.- СПб.: Питер.- 2007.- 668 с.: ил.- ISBN: 5-94723-759-8

 

В основе архитектуры большинства современных ВМ лежит представление алгоритма решения задачи в виде программы последовательных вычислений. Структура таких ВМ базируется на принципах Дж. фон Неймана. В условиях постоянно возрастающих требований к производительности вычислительной техники всё более очевидными становятся ограничения фон-неймановских ВМ. Дальнейшее развитие вычислительной техники связано с переходом к параллельным вычислениям как в рамках одной ВМ, так и путём создания многопроцессорных систем и вычислительных сетей, объединяющих большое количество отдельных процессоров или отдельных ВМ. Для такого подхода используется термин «вычислительная система». Отличительной особенностью вычислительных систем является наличие в них средств, реализующих параллельную обработку, за счёт построения параллельных ветвей в вычислениях. Кроме того, возможности современной микроэлектроники позволяют размещать блоки вычислительных систем на одном кристалле, что позволяет снизить стоимость, повысить быстродействие и надёжность вычислительных систем /6/.

Вычислительная система (ВС) – это взаимосвязанная совокупность аппаратных средств вычислительной техники и программного обеспечения, предназначенная для решения определённых классов задач.

Ранее (Лекция 1) говорилось, что ВС бывают многопроцессорными (содержат несколько процессоров, между которыми осуществляется интенсивный обмен информацией, и которые используют общие ресурсы и управляются одной ОС) и встраиваемые (строятся на базе микроконтроллера, микропроцессора или специализированного процессора и используются для задач локального управления и контроля техническим оборудованием). Ниже будут описаны параллельные многопроцессорные ВС; микропроцессорные ВС будут рассмотрены в следующей лекции. Кроме того, выделяют многомашинные ВС, которые будут описаны в следующем разделе.