Кластерные системы. Компания DEC первой анонсировала концепцию кластерной системы в 1983 году, определив ее как группу объединенных между собой вычислительных машин

Компания DEC первой анонсировала концепцию кластерной системы в 1983 году, определив ее как группу объединенных между собой вычислительных машин, представляющих собой единый узел обработки информации.

По существу VAX кластер (Virtual Address eXtension - расширенная виртуальная адресация)- представляет собой слабосвязанную многомашинную систему с общей внешней памятью, обеспечивающую единый механизм управления и администрирования.

Физически связи внутри кластера реализуются с помощью трех различных шинных технологий с различными характеристиками производительности. (Рис.)

1. Шина связи компьютеров CI (Computer Interconnect) работает со скоростью 70 Мбит/с и используется для соединения компьютеров VAX и контроллеров НМН (накопитель на магнитном носителе) с помощью звездного коммутатора Star Coupler.(сцепщик)

Каждая связь CI имеет двойные избыточные линии, две для передачи и две для приема . CI - Коммутатор может поддерживать подключение до 32 шин CI, каждая из которых предназначена для подсоединения компьютера VAX или контроллера НМД.

2. Отдельная шина DSSI(Digital Storage System Interconnect – коммутация систем цифрового хранения0 ) работает со скоростью 4 Мбайт/с (32 Мбит/с) и допускает подсоединение до 8 устройств на расстоянии 25 метрорв.

3. Компьютеры VAX могут объединяться в кластер также посредством локальной сети Ethernet. Однако производительность таких систем сравнительно низкая из-за необходимости делить пропускную способность локальной сети между компьютерами кластера и другими клиентами сети.

VAX-кластер обладает следующими свойствами:

1. Разделение ресурсов. Компьютеры VAX в кластере могут разделять доступ к общим ленточным и дисковым накопителям. Все компьютеры VAX в кластере могут обращаться к отдельным файлам данных как к локальным.

2. Высокая готовность. Если происходит отказ одного из VAX-компьютеров, задания его пользователей автоматически могут быть перенесены на другой компьютер кластера. Если в системе имеется несколько контроллеров внешних накопителей и один из них отказывает, другие контроллеры автоматически подхватывают его работу.

3. Высокая пропускная способность. . Ряд прикладных систем могут пользоваться возможностью параллельного выполнения заданий на нескольких компьютерах кластера.

4. Удобство обслуживания системы. . Общие базы данных могут обслуживаться с единственного места. Прикладные программы могут инсталлироваться только однажды на общих дисках кластера и разделяться между всеми компьютерами кластера.

5. Расширяемость. Увеличение вычислительной мощности кластера достигается подключением к нему дополнительных VAX-компьютеров. Дополнительные накопители на магнитных дисках и магнитных лентах становятся доступными для всех компьютеров, входящих в кластер.

6. Стоимость систем высокой готовности на много превышает стоимость обычных систем.

Таким образом, работа любой кластерной системы определяется двумя главными компонентами:

1)высокоскоростным механизмом связи процессоров между собой

2) системным программным обеспечением, которое обеспечивает клиентам прозрачный доступ к системному сервису.

Многоядерная архитектура (Multicore)

Благодаря развитию технологии СБИС (сверхбольшая интегральная схема), в настоящее время на один кристалл можно установить два или более мощных процессоров.

При этомв микросхеме существуют два не­зависимых ядра, каждое из которых содержит полноценный процессор.

В 2007 году началась эра многоядерного процессоростроения.

До этого вычислительная техника развивалась согласно известным трендам, называемыми законами Мура [1]:

– удвоение плотности элементов процессорных СБИС каждые два года,

– удвоение частоты процессорных СБИС каждые два года,

– удвоение количества элементов запоминающих СБИС каждые полтора года,

– двукратное уменьшение времени доступа запоминающих СБИС каждые десять лет,

– удвоение ёмкости внешней памяти каждый год,

– двукратное уменьшение времени доступа во внешней памяти каждые десять лет,

– удвоение скорости передачи данных в глобальных сетях каждый год.

Период экспоненциального роста тактовой частоты закончились. Теперь работает новый закон Мура: число ядер удваивается каждые 18 месяцев (вместо удвоения частоты).

То есть, по сути, процессор стал новым транзистором!