Мультипроцессорные (многопроцессорные) системы

Определение 5. Мультипроцессорная вычислительная система - это

совокупность двух или более взаимосвязанных процессоров, использующих общую память и функционирующих одновременно и согласованно под управлением общей для всех процессоров ОС, которая оперативно распределяет нагрузку между ними [9,10]. Таким образом, в мультипроцессорных системах имеется несколько процессоров, каждый из которых может относительно независимо от остальных выполнять свою программу.

Основные особенности мультипроцессорных систем:

• общая для всех процессоров операционная система, которая оперативно распределяет вычислительную нагрузку между процессорами;
• взаимодействие между отдельными процессорами организуется наиболее простым способом - через общую оперативную память;
• сам по себе процессорный блок не является законченным компьютером и поэтому не может выполнять программы без остальных блоков мультипроцессорного компьютера - памяти и периферийных устройств;
• все периферийные устройства являются общими для всех процессоров мультипроцессорной системы.

Вывод: территориальную распределенность мультипроцессор не поддерживает - все его блоки располагаются в одном или нескольких близко расположенных конструктивах, как и у обычного компьютера.

Достоинства мультипроцессорных систем:

• высокая производительность, которая достигается за счет параллельной работы нескольких процессоров, так как при наличии общей памяти взаимодействие процессоров происходит очень быстро, мультипроцессоры могут эффективно выполнять даже приложения с высокой степенью связи по данным;
• отказоустойчивость (надежность), т. е. способность к продолжению работы при отказах некоторых элементов, например процессоров или блоков памяти, при этом производительность, естественно, снижается, но не до нуля, как в обычных системах, в которых отсутствует избыточность [8, 11, 12,22].

Многомашинные системы

Многомашинная система - это вычислительный комплекс, включающий в себя несколько компьютеров (каждый из которых работает под управлением собственной операционной системы), а также программные и аппаратные средства связи компьютеров, которые обеспечивают работу всех компьютеров комплекса как единого целого.

Работа любой многомашинной системы определяется двумя главными компонентами: высокоскоростным механизмом связи процессоров и системным программным обеспечением, которое предоставляет пользователям и приложениям прозрачный доступ к ресурсам всех компьютеров, входящих в комплекс. В состав средств связи входят программные модули, которые занимаются распределением вычислительной нагрузки, синхронизацией вычислений и реконфигурацией системы. Если происходит отказ одного из компьютеров комплекса, его задачи могут быть автоматически переназначены и выполнены на другом компьютере. Если в состав многомашинной системы входят несколько контроллеров внешних устройств, то в случае отказа одного из них, другие контроллеры автоматически подхватывают его работу. Таким образом, достигается высокая отказоустойчивость комплекса в целом.

Помимо повышения отказоустойчивости, многомашинные системы позволяют достичь высокой производительности за счет организации параллельных вычислений. По сравнению с мультипроцессорными системами возможности параллельной обработки в многомашинных системах ограничены: эффективность распараллеливания резко снижается, если параллельно выполняемые задачи тесно связаны между собой по данным. Это объясняется тем, что связь между компьютерами многомашинной системы менее тесная, чем между процессорами в мультипроцессорной системе, так как основной обмен данными осуществляется через общие многовходовые периферийные устройства. Говорят, что в отличие от мультипроцессоров, где используются сильные программные и аппаратные связи, в многомашинных системах аппаратные и программные связи между обрабатывающими устройствами являются более слабыми. Территориальная распределенность в многомашинных комплексах не обеспечивается, так как расстояния между компьютерами определяются длиной связи между процессорным блоком и дисковой подсистемой [9, 11, 12, 22] .