- •Определение понятий вычислительная машина, вычислительная система, архитектура вычислительной системы
- •Уровни детализации структуры вычислительной машины
- •Эволюция вычислительных систем
- •Основные принципы организации эвм по Дж. Фон Нейману
- •Многоуровневая компьютерная организация
- •Подпрограммы. Использование стека при вызове подпрограмм и возврате из них.
- •Принцип локальности по обращению к памяти и его составляющие
- •Иерархия запоминающих устройств
- •Основная память
- •Расширение понятия «адресное пространство» в процессе развития компьютерной техники
- •Логическая структура основной и виртуальной памяти
- •Механизм отображения виртуальных адресов в физические
- •Страничная таблица и карта диска
- •Вызов страниц по требованию и рабочее множество
- •Политика замещения страниц
- •Техническая организация системы ввода-вывода
- •45.Предпосылки совершенствования архитектуры эвм, представление о вычислительных системах.
- •Способы межмодульного комплексирования
- •Кластерные системы
- •Архитектуры с полным и сокращенным набором команд (cisc, risc)
Способы межмодульного комплексирования
Различают два противоположных способа комплексирования: с общей шиной (шинная архитектура) и с перекрестной (матричной) коммутацией модулей ВС (процессоров, модулей памяти, периферии).На рис. 1.7 представлена система с общей шиной. Шина состоит из линий, по которым передаются информационные и управляющие сигналы.
Шина используется в режиме разделения времени, при котором лишь один модуль в данный момент работает на передачу. Принимать принципиально могут все модули, хотя преимущественно информация при выдаче в нее адресуется. Применяется в микро- и мини-ЭВМ при сравнительно небольшом числе модулей. Практически производится разделение шины на управляющую, адресную и шину данных.
Кластерные системы
Кластер — группа компьютеров, объединённых высокоскоростными каналами связи и представляющая с точки зрения пользователя единый аппаратный ресурс.
кластер - это связанный набор полноценных компьютеров, используемый в качестве единого вычислительного ресурса. Преимущества кластерной системы перед набором независимых компьютеров очевидны. Во-первых, разработано множество диспетчерских систем пакетной обработки заданий, позволяющих послать задание на обработку кластеру в целом, а не какому-то отдельному компьютеру. Эти диспетчерские системы автоматически распределяют задания по свободным вычислительным узлам или буферизуют их при отсутствии таковых, что позволяет обеспечить более равномерную и эффективную загрузку компьютеров. Во-вторых, появляется возможность совместного использования вычислительных ресурсов нескольких компьютеров для решения одной задачи.Для создания кластеров обычно используются либо простые однопроцессорные персональные компьютеры, либо двух- или четырех- процессорные SMP-серверы. При этом не накладывается никаких ограничений на состав и архитектуру узлов. Каждый из узлов может функционировать под управлением своей собственной операционной системы. Чаще всего используются стандартные ОС: Linux, FreeBSD, Solaris, Tru64 Unix, Windows NT. В тех случаях, когда узлы кластера неоднородны, то говорят о гетерогенных кластерах.
При создании кластеров можно выделить два подхода. Первый подход применяется при создании небольших кластерных систем. В кластер объединяются полнофункциональные компьютеры, которые продолжают работать и как самостоятельные единицы, например, компьютеры учебного класса или рабочие станции лаборатории. Второй подход применяется в тех случаях, когда целенаправленно создается мощный вычислительный ресурс. Тогда системные блоки компьютеров компактно размещаются в специальных стойках, а для управления системой и для запуска задач выделяется один или несколько полнофункциональных компьютеров, называемых хост-компьютерами. В этом случае нет необходимости снабжать компьютеры вычислительных узлов графическими картами, мониторами, дисковыми накопителями и другим периферийным оборудованием, что значительно удешевляет стоимость системы.
Разработано множество технологий соединения компьютеров в кластер. Наиболее широко в данное время используется технология Fast Ethernet. Это обусловлено простотой ее использования и низкой стоимостью коммуникационного оборудования. Однако за это приходится расплачиваться заведомо недостаточной скоростью обменов. Частично это положение может поправить переход на технологии Gigabit Ethernet.