Система с обща и разпределена памет

Система с обща (споделена) RAM образуват клас на съвременната слънце - многопроцесорни суперкомпютри. Равен достъп на всички процесори на програми и данни, предоставя възможности за организиране на паралелен процес компютри (паралелни изчисления). Няма реална загуба на interprocessor производителност (между задачи, процеси и т.н.), комуникация (фиг. 1.5а).

Фиг. 1.5. Самолет с обща (а) и разпределена (б) с памет

Системи с форма разпределена памет изчислителни системи (VC) - (. Фигура 1.5b) групи на компютри с обмен между машина за съвместно решаване на проблеми. Системите за VC комбинирани за управление на изчислителни ресурси, които са насочени определен набор от задачи, свързани помежду си данни. Ние казваме, че тези, VK изпълнява разпределени изчисления. докато те се наричали разпределени VC VC.

Други противоположна на принципа за въплъщение на MIMD - massprotsessornye или силно паралелна архитектура, която обединява стотици - хиляди - десетки хиляди процесори.

В съвременните суперкомпютри тенденция комбиниране на два принципа: споделен (разпределени) и се разпространява (местно) памет (LLR). Тази структура се използва в проекта МВК "Елбрус-3" и "Елбрус-3M" (фиг. 1.6).

Фиг. 1.6. схема Sun с местните модули памет

Методи за intermodule връзки (свързване)

Има две противоположни начини за свързване: обща шина (шинна архитектура) и напречно (матрица) за комутиране на канали слънчеви модули (процесори, модули памет, периферни).

Фиг. 1.7 показва система с обща шина. Автобус се състои от линии, които носят данни и управляващи сигнали.

Фиг. 1.7. Въоръжени с общата схема автобус

Високотехнологични характеристики Sun за едновременна размяна на няколко двойки от абонатите, използващи кръст или превключване матрица.

Матрицата превключвател може да се представи (правоъгълни) мрежата гуми. Към единия край на всеки свързан източник на информация към потребителите (фиг. 1.8). Пресечните точки - възлите на мрежата - са контролни клавиши. който включвате или изключвате съответстващ автобуси, създаване или прекъсване на комуникацията между модулите. Изпълнено комуникация "всеки с всеки". В същото време може да се свърже много (до п / 2) на двойката модули.

Фиг. 1.8a - напречно свързване между процесорите на слънце с разпределена памет на фиг. 1.8b - между m и п процесорни модули ОП.

Фиг. 1.8. Матрицата ключове: а) - Cross превключване процесори, б) - смяна на процесори и модули памет

компютърни системи Multi-микропроцесорни

В момента, изборът е направен в полза на симетрична мултипроцесорна самолетите от типа MIMD. предоставяне на виртуализация на изчислителните ресурси. В основата на това е AC superskaler. концентрирал в себе си всички начини, за да се постигне максимална ефективност при изпълнението на една програма. Вектор и вектор-тръбопроводни системи процесори и имат своето място. Тяхната ефективност като самостоятелни единици може да бъде достатъчно висока, само за специални задачи и тестове. Ето защо, стана ясно, доста бързо, че растенията могат да действат като интелигентни терминали в решаването на основния проблем при другите универсални изчислителни инструменти и извършват само някои от своите приложения. Днес стана ясно, че първият ефективен само в ролята на специализирани компютърни устройства за специални задачи. Здраво заема второ място в мулти-аритметично-логическо устройство (ALU) superskalerov, за без транспортьори, не можем да си представим себе си извършване на всички операции на въздухоплавателно средство.

Всички по-горе се потвърждава перспективите за структурни решения за проектиране на многопроцесорни комплекс "Елбрус-3" и развитието на микропроцесора "Елбрус-3M", "Елбрус-2K". По този начин структурата на "дълго инструкция думата" (архитектура VLIW. В основата на EPIC) попада в категорията на класическата.

Сега микропроцесора да се концентрират всички постижения в микроелектрониката, е основният компонент елемент-дизайн Амфибия Base. Поради това, концепцията за "мулти-микропроцесор Sun" дойде да замени понятието "микропроцесор VS".

Анализ на модерната multimicroprocessor BC ви позволява да изберете тези развиващи се конкретни решения, които в условия на миниатюризация и намаляване на потреблението на енергия, "икономичен" логично развитие осигуряват необходимите качества за универсално приложение.

Такива разтвори са както следва.

Мултипроцесорни кристали. Възпроизвеждането многопроцесорни слънце на един чип се характеризира главно с изчислителна средства за сигнализация, специализирана в лечение на дву- и триизмерни изображения, които се използват в цифрово телевизионно разпръскване, и при предаването на изображения чрез комуникационни канали и други. Такива средства са ефективно използвани като неврогомпютрн.

Например, в един чип MVP (Multimedia Video Processor) семейство TMS 320 C80 (фирма Texas Instrument) са четири 32-битов цифров сигнален процесор (DSP - Digital Signal Processor) с фиксирана точка (ADSP-0 - ADSP-3). Тяхната функция - и високата степен на конвейер за 64-битов контрол дължина дума за паралелно изпълнение на няколко операции. Наборът от инструкции съдържа инструкции за битови полета и структури от данни, носещи графична информация. Тази специализация е довело до идеята - DSP-архитектура.

Процесори работят независимо. Т.е. BC - тип MIMD - (Multiple-Инструкция, Multiple-Data). Отделно програмиран в монтажа или HLL. Данните се обменят чрез обща памет-чип.

Всяка от ADSP съдържа кеш команди (2 Kbytes), и чрез ключа за матрица Шина получава достъп до 32 на разположение 50 KB високоскоростен статичен вътрешната памет. Памет стратифицирана - разделен на сегменти. Ако две или повече процесори в един цикъл ще се опитат да се хареса на един сегмент, хардуерна система за контрол на достъпа с циклична промяна на приоритета (всеки срещу всеки приоритизиране) ще го направи само един процесор.

RISC -Processor оперира четири ADSP използване на контролера. Управител и планировчика работим в тясно сътрудничество с пратките на контролера. В допълнение, управляващ процесор независимо извършва изчисления и осигурява комуникация с външни устройства. Съдържа вграден плаваща запетая изчислително устройство и набор от вектор операции с плаваща запетая са оптимизирани за обработка на изображения, звук и триизмерни графики.

Transputer технология. Горният архитектурата има такива структурни пълнота, която позволява едновременно да се вгради в определена система, и организира взаимодействието на няколко кристали. Това се постига, разработени комуникации и обмен на данни.

Възможност за мулти привлече вниманието на по-ранен етап на развитие на микропроцесори (средата на 1980 г.) и е довела до изграждане Transputer - микропроцесори, оборудвани с усъвършенствани средства за агрегация. По този начин, за да се създаде "градивните елементи", на която е възможно да се създават сложни структури. Тази тенденция не е единствената запазена, но е необходимо средство за изграждане на multimicroprocessor нд

В преследване на гъвкавост означава, обмен на валута, не е задължително да изискват от тях да бъдат поставени в един чип с процесора. По този начин, фирма Analog Devices предлага микропроцесори ADSP-21060/62 SHARC ( "Акула") за цифрова обработка на сигнала, по-специално предназначен за агрегация.

Средства агрегация "Акула":

линия 6 за свързване на "акулите" и един хост процесор (контрол с привилегирован достъп до автобуса и на паметта на всеки процесор - в специален порт);

сигнализация регистри в рамките на всеки процесор директно свързан (един крак) от всяка от другите процесори - за контрол на състоянието им;

Връзка - всеки процесор има 6 изхода (линк) за директна връзка "процесор -. Процесора"

Процесори комуникират сигнали положение. Затова всеки процесор знае кой е линията "магистър", т.е. води обмен, както и нейният приоритет в опашката на гръбначния стълб. След приключване на всеки обмен се извършва циклично изменение на приоритетите процесори, които се нуждаят от магистралата. Процесор с най-висок приоритет се превръща в "майстор". Обменът може да бъде прекъснат само от процесора домакин.

Микропроцесорът е одобрен като основа елемент дизайн Амфибия Base, и се тълкува като водещи разработчици.

Във връзка с това обръща внимание на превръщането на интересите на "бащата на суперкомпютри" S.Kreya който признава решаваща роля MIMD принцип в изграждането на 6400 система за слънчева Cray Superserver (CS640), издадена от корпорации Cray Research в сътрудничество с Sun Microsystems (нд сътрудничество с фирмата сега също характеристика за водещи български фирми).

Системата включва мащабируеми конфигурация от 4 до 64 SuperSPARC процесори. А компромисно решение въз основа на схема класически разделяне (общо) OD при многопроцесорна и разпределена памет паралелна обработка масив когато. За да работите с частично разпределена памет в RAM, слънцето във всяка конфигурация има четири гуми. Гумата използва мрежовите технологии "комутация на пакети." Това ни позволява да намерите начин за обмен на информация единици в съответствие с наемането на работа или изхвърлянето на гуми.

Като цяло, архитектурата на гумата, за да се счита, въпреки че има няколко автобуса, което го прави междинна между автобуса и с помощта на матрица превключвател.

Дирекция "супер мини" е предназначена за подпомагане на персоналния компютър

Суперкомпютър е уникална, има малко репликиран, цената му е висока.

От друга страна, нищо не може да спре "триумфалното шествие" на персонални компютри. Обхват те стават всеобхватен. Те се използват и къде могат да се посрещнат предизвикателствата и там, където има вече не се справят, въпреки използването на модерен superskalerov.

След това е препоръчително да се постави следния проблем.

Представяме на персоналния компютър (PC), тъй като тя е външна система multimicroprocessor устройство (многопроцесорни), чиято употреба в изключителен режим и една задача може да осигури едно успешно решение на проблемите, свързани с повишена сложност.

Всъщност, решението на този проблем ще запълни една ниша между супер-компютри и PC. донесе PC до нивото на мини-суперкомпютър. Прилагане на многопроцесорни PC в режим на единична програма, разпределението на твърдия памет, използвайте (виж по-долу.) Прогресивно технология "една програма - потоци много данни" може значително да намали натоварването представяне на операционната система, лесна за "вграждане" им в съвременните компютърни операционни системи. Монтаж на такава система трябва да се основава на съществуващата микропроцесор елемент от дизайна база, с минимално използване на новоразработени компоненти.

Тук, по-горе идеята е възпроизведено в системата за наличността монитор, който решава основният проблем, както и съществуването на интелигентен терминал, който изпълнява функцията на предоставяне на цялостната ефективност на системата.

Общата схема на такава настройка е показана на Фиг. 2.1. Избрани конкретни параметри.

Фиг. 2.1. схема Sun за PC

Той е известен (виж по-долу.) Това семафори - универсален синхронизация означава. Въпреки това, семафори, традиционно използвани OS. За да избегнете това, семафори трябва да се прилагат с помощта на механизма за предикат. т.е. използване предикати памет.

След това, като цяло, използването на семафори трябва да се въведе команда във формат.

Очаква задание предикат стойност 1 (в режим "шум");

Тази команда се предава.

PE изпълнява идея RISC -arhitektury и представлява функционално пълна единица, състояща се от микропроцесор, рамкиране вериги и местно RAM (LLR). локалната памет на процесора включва зона за съхраняване на купчини изчислителни процес, включително - на купчини вложени подпрограми и вериги. В други области на паметта се съхраняват модификатори, дескриптори масиви и локални променливи. Ето фърмуера прилагане на системата команди на слънцето.

Синхронизатор е предназначена да осигури едновременното стартиране на програми или модули. Можете да използвате прости ключове за PE обменят модули памет.