Многомашинный вычислительный комплекс с общедоступной памятью

Многомашинные вычислительные системы

Многомашинные вычислительные системы стали возникать практически сразу после появления первых ЭВМ. Появление новой машины (как правило, более производительной) в какой-либо организации стимулировало объединение машин в основном в целях организации “разделения труда” – менее производительной ЭВМ поручалась организация ввода-вывода данных, а более производительная ЭВМ выполняла основную обработку информации. Более развитым вариантом “разделения труда” в многомашинном комплексе является организация “конвейера ЭВМ”, в котором каждая ЭВМ выполняет свой этап обработки поступающих порций входной информации и передает полученные результаты другой ЭВМ для дальнейшей обработки. Достигаемая при этом высокая производительность существенна для эффективной работы систем обработки информации в реальном времени. ЭВМ объединялись и в целях резервирования (в том числе “горячего” резервирования - для срочного продолжения обработки информации при отказе ЭВМ), а также в целях контроля правильности вычислений - выполнялась одна и та же обработка информации на разных ЭВМ и сравнение (в том числе поэтапное) полученных результатов. Имеющие в настоящее время широкое распространение “локальные” и “глобальные” сети ЭВМ являются логическими подмножествами класса многомашинных комплексов.

Естественным является классификационное разделение класса многомашинных вычислительных систем на системы с “сильной” и “слабой” связью входящих в них ЭВМ. К системам с “сильной” связью относятся системы, в которых передача данных от одной машины к другой происходит со скоростью порядка скорости работы оперативной памяти машины. Это может быть реализовано при использовании быстрых каналов, связывающих оперативные памяти машин (например, рассмотренных выше селекторных каналов), или при использовании общедоступной для всех машин оперативной памяти. В системах с “слабой” связью данные могут передаваться между машинами по медленным каналам (например, телефонным) или через промежуточное помещение во внешнюю память, доступную для машин, входящих в систему (например, на магнитные диски через контроллер, имеющий несколько входов).

Построение такого комплекса преследовало несколько целей: организацию работы упомянутого выше “конвейера ЭВМ”, использование общих внешних устройств (к внешним устройствам, подключенным к одной ЭВМ, могли иметь доступ задачи, решаемые на других ЭВМ), резервирование.

В систему входили универсальные ЭВМ, отдельные устройства оперативной памяти, специализированные ЭВМ управления работой внешних устройств. Эти основные компоненты соединялись с помощью быстродействующей сети с коммутаторами, содержащими информацию о структуре (“картине”) сети. По такой сети передавались одиночные “сообщения”, содержащие передаваемые данные и адреса их “источников” и “приемников” (ячеек оперативной памяти, регистров процессоров). По адресной информации в сообщениях коммутаторы, имея “картину” сети, передавали их по нужным направлениям сети. Передача групп данных осуществлялась с помощью разбиения их на отдельные передаваемые сообщения.

К специализированным (“периферийным”) машинам подключался набор внешних устройств, управляемых операционными системами этих машин. Заявки на выполнение обменов с внешними устройствами передавались этим операционным системам операционными системами других машин комплекса.

Фактически обеспечивалась параллельная работа (в том числе в режиме “конвейера”) всех ЭВМ комплекса.