Архитектура ЭВМ - Тема 3.2 Классификация вычислительных систем

Вид деятельности, в котором задействован человек как правило, обусловлен решением каких- либо задач. Вычислительные системы также как и человек выполняет или решают задачи в разных областях. В тоже время есть люди, которые работают в нескольких трудовых областях одновременно, либо группа людей работает над решением одной и той же задачи. Так и ВС могут решать одну задачу, две задачи, либо группа объедененных ВС решает одну и ту же задачу. В связи с этим представляется возможным дать классификацию ВС. Но в начале давайте подумаем, что же такое ВС?

В начале нужно вспомнить, что следует понимать под системой в общем смысле.

Система - это совокупность элементов, которые находятся между собой в определенных отношениях и связях и которые образуют определенную целостность, единство какого-либо явления или предмета исследования (system от греч. - соединенная из частей). Основой этого направления явились труды Л. фон Бертоланфи в области биологии (1937 год).

Итак можно сформулировать определение, вычислительная система - это совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих компьютеров (процессоров), периферийного оборудования и программного обеспечения, предназначенных для подготовки и решения задач пользователя.

В верней части блок-схемы показано ОЗУ, разделенное на отдельные блоки. Каждый блок имеет свое местное устройство управления оперативной памяти. Обмен между ОЗУ и быстрой ВЗУ происходит сравнительно большими объемами информации достаточно быстро и оперативно. Программирование упрощается, так как пользователю дают весь объем памяти (ОЗУ+ВЗУ) для прямой поячеечной адресации. Такие адреса носят названия виртуальных. Физическими адресами данных являются только адреса ОЗУ. В первом блоке ОЗУ размещена резидентная часть ОС (часть блоков ОС которые часто используются). Под системой коммутации располагаются процессоры: центральный процессор (ЦП) и периферийные процессоры ввода-вывода (ППВВ), выполняющие функции обмена между ОЗУ и периферийными устройствами. Простейшие ППВВ, по терминологии для отечественных ЭВМ, также называют каналами.

Левый канал подключен к ВЗУ. Поскольку скорость передачи данных высокая и, следовательно, время обмена короткое канал поддерживает связь ОЗУ с выбранным ВЗУ все время, пока не закончится обмен. Поэтому этот канал называется селекторным, то есть канал выбирает устройство на все время обмена. К правому каналу подключены более медленные периферийные устройства ввода вывода (УВВ). Чтобы полностью использовать пропускную способность канала, его снабжают своим быстродействующим ЗУ и системой переключения с одного УВВ на другое. Этот канал работает в 2 такта: во-первых, он накапливает данные из УВВ в ячейках памяти, закрепленных за этим УВВ, переключаясь, по мере готовности передать или принять данные, с одного УВВ на другое, а во-вторых, обменивается более крупными порциями данных между своим буферным ЗУ и ОЗУ. Этот тип канала за способность к быстрому переключению получил название мультиплексного.

Теперь рассмотрим общую классификацию ВС по разным признакам.

Общая классификация вычислительных систем.

По назначению.

Универсальные предназначаются для решения широкого класса задач (от математических расчетов до обработки мультимедиа), т.е. такие ВС должны обслуживать программные приложения, разработанные для самых разных и далеко отстоящих друг от друга направлений научных исследований.

Специализированные ориентированы на решение узкого класса задач.

По типу.

Многопроцессорные. В качестве общего ресурса они имеют общую оперативную память. Параллельная работа процессоров и использование общей оперативной памяти обеспечиваются под управлением общей операционной системы. Это позволяет в случае отказа одного из процессора, перераспределить нагрузку между оставшимися процессорами см. рис. 5.

Многомашинные.

Возможны два варианта:

обе машины решают одну и ту же задачу и периодически сверяют результаты решения;

обе машины работают параллельно, но обрабатывают собственные потоки заданий