G. ОРГАНИЗАЦИЯ МУЛЬТИПРОЦЕССОРНЫХ И МУЛЬТИКОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ

Если отбросить детали и выделить общую идею построения большинства современных параллельных вычислительных систем, то останется лишь два класса. Это есть параллелизм в явном виде.

Первый класс - это компьютеры с общей памятью. Системы, построенные по такому принципу, иногда называют мультипроцессорными "системами или просто мультипроцессорами. В системе присутствует несколько равноправных процессоров, имеющих одинаковый доступ к единой памяти (рис. 3.8). Все процессоры "разделяют" между собой общую память, отсюда еще одно название компьютеров этого класса — компьютеры с разделяемой памятью. Все процессоры работают с единым адресным пространством: если один процессор записал значение 79 в ячейку по адресу 1024, то другой процессор, прочитав содуржимое ячейки, расположенное по адресу 1024, получит значение 79.

1им классом иногда называют мультикомпьютерными

системами (рис. 3.9). По сути дела, каждый вычислительный узел является полноценным компьютером со своим процессором, памятью, подсистемой ввода/вывода, операционной системой. В такой ситуации, если один процессор запишет значение 79 по адресу 1024, то это никак не повлияет на то, что по тому же адресу прочитает другой, поскольку каждый из них работает в своем адресном пространстве.

Процессорный элемент		Процессорный элемент
Локальная память (ОП.ЖД)		Локальная память (ОП, ЖД)

Процессорный элемент

Локальная память (ОП, ЖД)

Рис. 3.9. Параллельные компьютеры с распределенной памятью

К компьютерам с общей памятью относятся все системы класса Symmetric Multi Processors (SMP). В SMP все, кроме нескольких процессоров, в одном экземпляре: одна память, одна операционная система, одна подсистема ввода/вывода. Слово "симметричный" в названии архитектуры означает, что каждый процессор может делать все то, что и любой другой. Кстати, в настоящее время SMP часто рассматривают как альтернативное название для компьютеров с

общей памятью, чему дополнительно способствуют два возможных варианта расшифровки данной аббревиатуры: Symmetric Multi Processors и Shared Memory Processors.

Эти два класса, компьютеры с общей и распределенной памятью, появились не случайно. Они отражают две основные задачи параллельных вычислений. Первая задача заключается в построении вычислительных систем с максимальной производительностью. Это легко позволяет сделать компьютеры с распределенной памятью. Уже сегодня существуют установки, объединяющие тысячи вычислительных узлов в рамках единой коммуникационной среды. Даже Интернет можно рассматривать как самый большой параллельный компьютер с распределенной памятью, объединяющий миллионы вычислительных узлов. Практически единственный способ программирования подобных систем - это использование систем обмена сообщениями, например, PVM или MPI, что не всегда просто. Отсюда возникает вторая задача - поиск методов разработки эффективного программного обеспечения для параллельных вычислительных систем.

Данная задача немного проще решается для компьютеров с общей памятью. Накладные расходы на обмен данными между процессорами через общую память минимальны, а технологии программирования таких систем, как правило, проще. Проблема здесь в другом. По технологическим причинам не удается объединить большое число процессоров с единой оперативной памятью, слудовательно большую производительность на таких системах сегодня получить невозможно. В обоих случаях проблемным звеном является система коммутации, связывающая либо процессоры с модулями памяти, либо процессоры между собой.