Вычислительные системы с общей шиной

Тема 4.1. Многопроцессорные вычислительные системы

Сильно-связанные вычислительные системыили многопроцессорные вычислительные системы (МПВС) основаны на объединении процессоров на общем поле оперативной памяти. Это поле называется разделяемой памятью (Shared Memory). Управление обеспечивается одной общей операционной системой. При этом достигаются более быстрый обмен информацией между процессорами, чем между ЭВМ в многомашинных вычислительных системах (комплексах), и более высокая суммарная производительность системы. Иногда их называют «истинными» мультипроцессорами.

В таких системах, как правило, число параллельных процессов невелико и управляет ими централизованная операционная система. Процессы обмениваются информацией через общую оперативную память. При этом возникают задержки из-за межпроцессорных конфликтов. При создании больших мультипроцессорных ЭВМ (мэйнфреймов, суперЭВМ) предпринимаются огромные усилия по увеличению пропускной способности оперативной памяти. В результате аппаратные затраты возрастают чуть ли не в квадратичной зависимости, а производительность системы упорно «не желает» увеличиваться пропорционально числу процессоров. Так, сложнейшие средства снижения межпроцессорных конфликтов в оперативной памяти суперкомпьютеров серии CRAY X-MP/Y-MP позволяют получить коэффициент ускорения не более 3,5 для четырехпроцессорной конфигурации системы.

По топологии межмодульных функциональных и управляющих связей и организации работы выделяются два типа многопроцессорных систем МКМД

2. с использованием многовходовой памяти (многошинные-многовходовые вычислительные системы).

В МПВС с общей шиной(Shared Memory Proccessing – мультипроцессоры с разделением памяти, SMP-архитектура) все функциональные модули (процессоры П1, П2, . ПМ, модули памяти МП1, МП2, . МПК, устройства ввода-вывода УВВ1, УВВ2, . УВВМ) подсоединены к одной общей шине межмодульных связей, ширина которой может быть от одного бита до нескольких байтов. Между модулями системы нет постоянных связей, информация между ними передается в режиме разделения времени. В каждый данный момент времени по шине передается лишь один пакет информации от какого-то одного источника. Другие источники информации должны ожидать, пока не освободится системная шина.

Основные преимущества системы с общей шиной межмодульных связей:

а) система характеризуется относительно низкой функциональной сложностью и невысокой стоимостью;

б) в системе легко осуществляется реконфигурация структуры путем добавления или удаления функциональных модулей.

а) ограничение производительности системы пропускной способностью общей шины;

б) ухудшение общей производительности системы при ее расширении путем добавления модулей;

в) потери производительности системы, связанные с разрешением конфликтов, которые возникают в случае, когда несколько модулей одновременно претендуют на занятие общей шины для передачи информации. Эти потери можно снизить, если, кроме общей памяти, доступной всем процессорам, каждый из них снабдить местной (локальной, процессорной) памятью для хранения информации, участвующей в ближайшем ряду вычислений. При наличии местной памяти частота обращения процессоров к общей памяти уменьшается, следовательно, уменьшается частота возникновения конфликтов и потери времени на их разрешение;

г) отказ общей шины приводит к выходу из строя всей системы.

Организация связей между элементами системы на основе общей шины является одним из распространенных способов построения не только многопроцессорных, но и многомашинных вычислительных комплексов небольшой мощности.

Архитектура SMP стала своего рода стандартом для всех современных многопроцессорных серверов (например, НР9000 и DEC Alpha Server AXP).

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Видео:Как работает компьютер? Шины адреса, управления и данных. Дешифрация. Взгляд изнутри!Скачать

Многопроцессорные вычислительные системы с общей шиной.

В МПВС с общей шиной (Shared Memory Proccessing – мультипроцессоры с разделением памяти, SMP-архитектура) все функциональные модули (процессоры П1, П2, . ПМ, модули памяти МП1, МП2, . МПК, устройства ввода-вывода УВВ1, УВВ2, . УВВМ) подсоединены к одной общей шине межмодульных связей, ширина которой может быть от одного бита до нескольких байтов. Между модулями системы нет постоянных связей, информация между ними передается в режиме разделения времени. В каждый данный момент времени по шине передается лишь один пакет информации от какого-то одного источника. Другие источники информации должны ожидать, пока не освободится системная шина.

Читайте также: Шины диски из японии в уфе

Основные преимущества системы с общей шиной межмодульных связей:

система характеризуется относительно низкой функциональной сложностью и невысокой стоимостью;

в системе легко осуществляется реконфигурация структуры путем добавления или удаления функциональных модулей.

ограничение производительности системы пропускной способностью общей шины;

ухудшение общей производительности системы при ее расширении путем добавления модулей;

потери производительности системы, связанные с разрешением конфликтов, которые возникают в случае, когда несколько модулей одновременно претендуют на занятие общей шины для передачи информации. Эти потери можно снизить, если, кроме общей памяти, доступной всем процессорам, каждый из них снабдить местной (локальной, процессорной) памятью для хранения информации, участвующей в ближайшем ряду вычислений. При наличии местной памяти частота обращения процессоров к общей памяти уменьшается, следовательно, уменьшается частота возникновения конфликтов и потери времени на их разрешение;

отказ общей шины приводит к выходу из строя всей системы.

Организация связей между элементами системы на основе общей шины является одним из распространенных способов построения не только многопроцессорных, но и многомашинных вычислительных комплексов небольшой мощности.

Архитектура SMP стала своего рода стандартом для всех современных многопроцессорных серверов (например, НР9000 и DEC Alpha Server AXP).

Видео:Циклы программного обмена по системной шине вычислительной системыСкачать

Многопроцессорные вычислительные системы с многовходовыми модулями оп.

В МПВС с многовходовыми модулями ОП или симметричных МПВС взаимные соединения выполняются с помощью индивидуальных шин, подключающих каждый процессор и каждое устройство ввода-вывода к отдельному входу оперативной памяти. Для этого необходимо, чтобы модули ОП имели по несколько входов и снабжались управляющими схемами для разрешения конфликтов в случаях, когда два или более процессора или устройства ввода-вывода требуют доступа к одному и тому же модулю памяти в пределах одного временного цикла. Число подключаемых элементов системы к одному модулю памяти ограничивается числом его входов.

При построении общего поля ОП МПВС целесообразной оказывается реализация метода расслоения оперативной памяти, при которой ячейки с соседними адресами оказываются расположенными в соседних модулях. Обязательными условиями применения этого метода являются модульность структуры ОП и наличие для каждого модуля памяти автономного блока управления памятью.

Преимущества МПВС с многовходовыми модулями ОП:

скорость передачи информации значительно выше, чем в МПВС с общей шиной;

система может работать и в режиме однопроцессорной конфигурации.

Недостатки таких систем следующие:

большое число линий связи и разъемов, усложняющих конструкцию системы и снижающих ее надежность;

оперативная память, составленная из многовходовых модулей, является дорогостоящей.

Принципы построения МПВС с многовходовыми модулями ОП используются в мэйнфреймах.

25) Многомашинные вычислительные системы и сети.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Видео:Вычислительные системы (лекция): разновидности микропроцессорных системСкачать

Многопроцессорные вычислительные системы с общей шиной.

В МПВС с общей шиной (SharedMemoryProccessing– мультипроцессоры с разделением памяти, SMP-архитектура) все функциональные модули (процессоры П1, П2, . ПМ, модули памяти МП1, МП2. МПК, устройства ввода-вывода УВВ1, УВВ2, . УВВМ) подсоединены к одной общей шине межмодульных связей, ширина которой может быть от одного бита до нескольких байтов. Между модулями системы нет постоянных связей, информация между ними передается в режиме разделения времени. В каждый данный момент времени по шине передается лишь один пакет информации от какого-то одного источника. Другие источники информации должны ожидать, пока не освободится системная шина.

Основные преимущества системы с общей шиной межмодульных связей:

система характеризуется относительно низкой функциональной сложностью и невысокой стоимостью;

в системе легко осуществляется реконфигурация структуры путем добавления или удаления функциональных модулей.

Читайте также: Шина can сколько вольт

ограничение производительности системы пропускной способностью общей шины;

ухудшение общей производительности системы при ее расширении путем добавления модулей;

потери производительности системы, связанные с разрешением конфликтов, которые возникают в случае, когда несколько модулей одновременно претендуют на занятие общей шины для передачи информации. Эти потери можно снизить, если, кроме общей памяти, доступной всем процессорам, каждый из них снабдить местной (локальной, процессорной) памятью для хранения информации, участвующей в ближайшем ряду вычислений. При наличии местной памяти частота обращения процессоров к общей памяти уменьшается, следовательно, уменьшается частота возникновения конфликтов и потери времени на их разрешение;

отказ общей шины приводит к выходу из строя всей системы.

Организация связей между элементами системы на основе общей шины является одним из распространенных способов построения не только многопроцессорных, но и многомашинных вычислительных комплексов небольшой мощности.

Архитектура SMP стала своего рода стандартом для всех современных многопроцессорных серверов (например, НР9000 и DEC Alpha Server AXP).

Видео:АПС Л23. Параллельные вычислительные системыСкачать

Многопроцессорные вычислительные системы с многовходовыми модулями оп.

В МПВС с многовходовыми модулями ОП или симметричных МПВС взаимные соединения выполняются с помощью индивидуальных шин, подключающих каждый процессор и каждое устройство ввода-вывода к отдельному входу оперативной памяти. Для этого необходимо, чтобы модули ОП имели по несколько входов и снабжались управляющими схемами для разрешения конфликтов в случаях, когда два или более процессора или устройства ввода-вывода требуют доступа к одному и тому же модулю памяти в пределах одного временного цикла. Число подключаемых элементов системы к одному модулю памяти ограничивается числом его входов.

При построении общего поля ОП МПВС целесообразной оказывается реализация метода расслоения оперативной памяти, при которой ячейки с соседними адресами оказываются расположенными в соседних модулях. Обязательными условиями применения этого метода являются модульность структуры ОП и наличие для каждого модуля памяти автономного блока управления памятью.

Преимущества МПВС с многовходовыми модулями ОП:

скорость передачи информации значительно выше, чем в МПВС с общей шиной;

система может работать и в режиме однопроцессорной конфигурации.

Недостатки таких систем следующие:

большое число линий связи и разъемов, усложняющих конструкцию системы и снижающих ее надежность;

оперативная память, составленная из многовходовых модулей, является дорогостоящей.

Принципы построения МПВС с многовходовыми модулями ОП используются в мэйнфреймах.

Видео:Ethernet на пальцахСкачать

Многопроцессорные вычислительные системы с общей шиной

В МПВС с общей шиной(Shared Memory Proccessing – мультипроцессоры с разделением памяти, SMP-архитектура) все функциональные модули (процессоры П1, П2, . ПМ, модули памяти МП1, МП2, . МПК, устройства ввода-вывода УВВ1, УВВ2, . УВВМ) подсоединены к одной общей шине межмодульных связей, ширина которой может быть от одного бита до нескольких байтов. Между модулями системы нет постоянных связей, информация между ними передается в режиме разделения времени. В каждый данный момент времени по шине передается лишь один пакет информации от какого-то одного источника. Другие источники информации должны ожидать, пока не освободится системная шина.

Основные преимущества системы с общей шиной межмодульных связей:

¨ система характеризуется относительно низкой функциональной сложностью и невысокой стоимостью;

¨ в системе легко осуществляется реконфигурация структуры путем добавления или удаления функциональных модулей.

¨ ограничение производительности системы пропускной способностью общей шины;

¨ ухудшение общей производительности системы при ее расширении путем добавления модулей;

¨ потери производительности системы, связанные с разрешением конфликтов, которые возникают в случае, когда несколько модулей одновременно претендуют на занятие общей шины для передачи информации. Эти потери можно снизить, если, кроме общей памяти, доступной всем процессорам, каждый из них снабдить местной (локальной, процессорной) памятью для хранения информации, участвующей в ближайшем ряду вычислений. При наличии местной памяти частота обращения процессоров к общей памяти уменьшается, следовательно, уменьшается частота возникновения конфликтов и потери времени на их разрешение;

Читайте также: Чернитель шин в аптеке

¨ отказ общей шины приводит к выходу из строя всей системы.

Организация связей между элементами системы на основе общей шины является одним из распространенных способов построения не только многопроцессорных, но и многомашинных вычислительных комплексов небольшой мощности.

Архитектура SMP стала своего рода стандартом для всех современных многопроцессорных серверов (например, НР9000 и DEC Alpha Server AXP).

Видео:Виды топологий локальных сетей | Звезда, кольцо, шинаСкачать

Многопроцессорные вычислительные системы с общей шиной

Многопроцессорные вычислительные системы

Сильно-связанные вычислительные системыили многопроцессорные вычислительные системы (МПВС) основаны на объединении процессоров на общем поле оперативной памяти. Это поле называется разделяемой памятью (Shared Memory). Управление обеспечивается одной общей операционной системой. При этом достигаются более быстрый обмен информацией между процессорами, чем между ЭВМ в многомашинных вычислительных системах (комплексах), и более высокая суммарная производительность системы. Иногда их называют «истинными» мультипроцессорами.

В таких системах, как правило, число параллельных процессов невелико и управляет ими централизованная операционная система. Процессы обмениваются информацией через общую оперативную память. При этом возникают задержки из-за межпроцессорных конфликтов. При создании больших мультипроцессорных ЭВМ (мэйнфреймов, суперЭВМ) предпринимаются огромные усилия по увеличению пропускной способности оперативной памяти. В результате аппаратные затраты возрастают чуть ли не в квадратичной зависимости, а производительность системы упорно «не желает» увеличиваться пропорционально числу процессоров. Так, сложнейшие средства снижения межпроцессорных конфликтов в оперативной памяти суперкомпьютеров серии CRAY X-MP/Y-MP позволяют получить коэффициент ускорения не более 3,5 для четырехпроцессорной конфигурации системы.

По топологии межмодульных функциональных и управляющих связей и организации работы выделяются два типа многопроцессорных систем МКМД

¨ с использованием многовходовой памяти (многошинные-многовходовые вычислительные системы).

В МПВС с общей шиной(Shared Memory Proccessing – мультипроцессоры с разделением памяти, SMP-архитектура) все функциональные модули (процессоры П1, П2, . ПМ, модули памяти МП1, МП2, . МПК, устройства ввода-вывода УВВ1, УВВ2, . УВВМ) подсоединены к одной общей шине межмодульных связей, ширина которой может быть от одного бита до нескольких байтов. Между модулями системы нет постоянных связей, информация между ними передается в режиме разделения времени. В каждый данный момент времени по шине передается лишь один пакет информации от какого-то одного источника. Другие источники информации должны ожидать, пока не освободится системная шина.

Основные преимущества системы с общей шиной межмодульных связей:

¨ система характеризуется относительно низкой функциональной сложностью и невысокой стоимостью;

¨ в системе легко осуществляется реконфигурация структуры путем добавления или удаления функциональных модулей.

¨ ограничение производительности системы пропускной способностью общей шины;

¨ ухудшение общей производительности системы при ее расширении путем добавления модулей;

¨ потери производительности системы, связанные с разрешением конфликтов, которые возникают в случае, когда несколько модулей одновременно претендуют на занятие общей шины для передачи информации. Эти потери можно снизить, если, кроме общей памяти, доступной всем процессорам, каждый из них снабдить местной (локальной, процессорной) памятью для хранения информации, участвующей в ближайшем ряду вычислений. При наличии местной памяти частота обращения процессоров к общей памяти уменьшается, следовательно, уменьшается частота возникновения конфликтов и потери времени на их разрешение;

¨ отказ общей шины приводит к выходу из строя всей системы.

Организация связей между элементами системы на основе общей шины является одним из распространенных способов построения не только многопроцессорных, но и многомашинных вычислительных комплексов небольшой мощности.

Архитектура SMP стала своего рода стандартом для всех современных многопроцессорных серверов (например, НР9000 и DEC Alpha Server AXP).

• Свежие записи
  • Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
  • Скрипят амортизаторы на машине что делать
  • Из чего состоит стойка амортизатора передняя
  • Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
  • Для чего нужны амортизаторы в автомобиле

  
  

  источники:

  https://fasad-adelante.ru/vychislitelnye-sistemy-s-obschey-shinoy

  🔍 Видео

  лекция 417 Чтение и запись данных на общую шинуСкачать

  

  АПС Л19. ШиныСкачать

  

  Универсальные компьютерные системы системы (лекция)Скачать

  

  Развитие архитектуры вычислительных систем | Информатика 10-11 класс #19 | ИнфоурокСкачать

  

  Лекция 1. Многопроцессорные вычислительные системыСкачать

  

  Понятие Микропроцессорной системыСкачать

  

  Современные вычислительные системы и ОС 5 (1)Скачать

  

  Машечкин И. В. - Операционные системы - Классификация архитектур многопроцессорных ассоциацийСкачать

  

  Вычислительные системы 1Скачать

  

  Параллельное программирование на PythonСкачать

  

  Что такое операционная система и как она работаетСкачать

  

  Цифровые интерфейсы и протоколыСкачать

  

  Kafka. Как мы строили корпоративную шину данных, которая обрабатывает до 3 млн сообщ./сек. / И.ГаасСкачать