- •Информатизация, как процесс, обеспечивающий переход от индустриального к информационному обществу. Мировое состояние информатизации. Основные проблемы развития информатики в России.
- •Рынок информационных продуктов и услуг. Влияние рынка на информатизацию.
- •Информатика как наука. Разделы информатики. Приоритетные направления информатики и информатизации.
- •Информатизация, как научная проблема.
- •Заключение.
- •Вт. История развития. Понятие вм.
- •Физический процесс
- •Классификация вм.
- •Классическая схема цвм.
- •Проблемы повышения производительности.
- •Архитектура высокопроизводительных вс.
- •Многопроцессорные вычислительные системы (мвс).
- •Будущее ввс.
- •Технологическая база развития современных архитектур. Направление развития отечественных ввс.
- •Суперкомпьютеры и кластеры.
- •Распределённые вычислительные сети и системы. Локальные вычислительные сети.
- •Временные задержки при передаче данных
- •Топология сетей.
- •Протоколы управления передачей данных.
- •Эталонная модель соединения открытых систем. Назначение уровней эталонной модели.
- •Grid – технологии распределённых вычислений.
- •Будущее Grid-систем.
- •Введение в системный анализ. Понятие системного подхода.
- •Моделирование, как область системного анализа. Широкое толкование понятия модели.
- •Развитие понятия модели.
- •Моделирование – неотъемлемый этап всякой целенаправленной деятельности. Классификации моделей.
- •Системы. Модели систем.
- •Модель «Чёрного ящика».
- •Система
- •Модель структуры системы.
Многопроцессорные вычислительные системы (мвс).
процессоры
потоки
потоки данных
память
память
МВС относятся к типу МКОД. В этих системах несколько УУ осуществляют управление одновременным выполнением нескольких участков одной программы, т. е. реализуется асинхронный параллельный вычислительный процесс. Реальная скорость обработки информации зависит от возможной загрузки процессоров и обменов данными в системе.
Будущее ввс.
Повышение производительности ВТ обычно достигается за счёт увеличения частоты работы элементов и числа этих элементов. Однако, совершенствование ВС всегда сопровождал разрыв между быстродействием логических элементов и элементов памяти. Память – слабое место ВС. Этот разрыв при увеличении степени интеграции и быстродействия имеет тенденцию к увеличению. По мере развития ВТ дискретная ЭБ и ИС малой и средней интеграции позволяли изготавливать процессоры с производительной архитектурой при существенном ограничении на общий объём используемого оборудования. В этих условиях конструкторы предложили разнообразные архитектуры процессоров, каждая из которых в своей области обеспечивала наилучшее соотношение быстродействие/стоимость. К числу таких процессоров относятся векторные и матричные процессоры.
Была создана первая CRAY-1 на ИС малой и средней интеграции. Векторно-процессорный CRAY-1 заканчивал ряд высокопроизводительных вычислительных систем (ВВС), которые создавались на ИС малой и средней интеграции.
В 80-х годах появились МП, которые существенно превзошли по соотношению быстродействие/стоимость процессоры, специально разрабатываемые для параллельных систем. Особенности проектирования и изготовления СБИС делает экономически оправданным только их массовое производство. Таким образом разработать специальный МП для параллельных систем оказалось невыгодно и массово выпускаемые МП стали использовать для всех типов ВС. МП стали ЭБ, следовательно, единственное, что из них можно строить – параллельные ВС, которые образуются путём объединения коммуникационной средой совокупности процессоров, блоков памяти и устройств ввода/вывода.
Параллельные системы по назначению и используемой ЭБ разбиваются на 4 класса:
-
Универсальные системы с фксированной структурой, строящиеся из серийных универсальных МП.
-
Специализированные системы с фксированной структурой, строящиеся из МП ориентированных на использование определённых операции.
-
Универсальные системы с программной структурой, настраиваемые на аппаратную реализацию выполняемых вычислений.
-
Специализированные системы с программной структурой, настраиваемые на аппаратную программу используемых вычислений.
Системы из первого класса строятся из тех же МП, на базе которых выполняются ПК и рабочие станции. Такой подход разрешает проблему разрыва в быстродействии между обращением в память и обработкой. Это происходит за счёт распределения памяти по процессорам, что позволяет одновременно всем процессорам работать со своей памятью. Такие ВС представлены сегодня двумя ветвями:
-
многопроцессорные серверы,
-
параллельные суперкомпьютеры с большим числом командных процессоров (mpp – massive parallel processing).
Все ведущие мировые производители выполняют многопроцессорные серверы с разделяемой памятью. При этом пользователям предлагается программное и аппаратное обеспечение, доступное в среде однопроцессорных компьютеров. Основной упор делается на развитие параллельного ПО.
Основной режим работы суперкомпьютеров – использование трудоёмких вычислений на базе распределённой памяти. Главное направление развития – разработка архитектур для получения наибольшей производительности.
По используемой базе ВС 1-го класса делятся на машины фирменной сборки и машины, свободно комплектуемые пользователем. В машинах фирменной сборки, как правило, используются специально разработанные коммутаторы и аппаратно-программные средства для повышения надёжности. Возможна «горячая замена» блоков. Системы, собираемые пользователем, используют в качестве вычислительных узлов коммерчески доступные серверы или рабочие станции. Также из коммерчески доступных элементов строятся коммуникационные подсистемы. Системное ПО может быть как свободно распространяемым, так и фирменным, но коммерчески доступным.
Второй класс. Важные решения некоторых задач оправдывают построение специализированных ВС для их решения. GRAPE-6 предназначена для решения задачи взаимодействия какого-либо количества (n) тел (моделирование галактики). Существующая конфигурация содержит 2048 (220) специализированных конвейерных МП, каждый из которых содержит 6 конвейеров, которые используются для вычисления гравитационного взаимодействия между частицами. Теоретическая производительность – 63,4 ТГц (Tflop). Реальная – 29,5 ТГц.
Машины 3-го класса строятся из программируемых логических ИС (ПЛИС), которые содержат несколько матриц логических элементов. Из этих элементов компонуется нужная решающая схема. Основная идея архитектуры подобных ВС состоит в том, чтобы программно настроить схему, реализующую требуемые преобразования данных. Серийно производится ряд Hipercomputer sistem HC-X.
Машины 4-го класса отличаются от машин 3-го класса тем, что работают не все имеющиеся процессоры, а выделяется ряд процессоров необходимых для решения данной задачи. Таким образом, уменьшается загруженность системы.