Многомашинные комплексы.

Многомашинный вычислительный комплекс (ММВК)- это комплекс, включающий в себя две или более ЭВМ, связи между которыми обеспечивают выполнение функций, возложенных на комплекс. Чаще всего основной целью создания ММВК является или увеличение производительности, или повышение надежности, или и то и другое.

По характеру связей между ЭВМ комплексы можно разделить на три типа: косвенно или слабосвязанные, прямосвязанные (сильная связь) и сателлитные.

Рисунок 5.1.

В слабосвязанных комплексах (рисунок 5.1) ЭВМ связаны между собой только через внешние запоминающие устройства (ВЗУ). Для обеспечения таких связей используются устройства управления ВЗУ с двумя или более входами. В слабосвязанных комплексах связь между ЭВМ осуществляется только на информационном уровне. Обмен в основном осуществляется по принципу «почтовый ящик», то есть любая ЭВМ помещает в общую внешнюю память информацию, а другая ЭВМ принимает эту информацию, исходя из своих потребностей. Такая организация связи обычно используется для увеличения надежности комплекса путем резервирования.

В этом случае ЭВМ, являющаяся основной, решает задачи, выдает результаты и постоянно оставляет в общем ВЗУ всю информацию. Вторая ЭВМ является резервной. При этом могут быть следующие случаи:

1) Резервная ЭВМ находится в выключенном состоянии (ненагруженный резерв) и включается только при отказе основной. Недостаток такого режима - большое время приведения резервной ЭВМ в действие. Используется обычно в случае, когда ЭВМ не выдает управляющую информацию.

2) Резервная ЭВМ находится в полной готовности( нагруженный резерв), причем либо ничего не решает, либо работает в режиме самоконтроля, решая конкретные задачи. Используется в контуре управления.

Оба случая характеризуются нерациональным использованием второй ЭВМ.

3) Обе ЭВМ решают одну и ту же задачу, но результаты выдает только основная ЭВМ, затем результаты сравниваются. Если используется три ЭВМ, то возможно применение методов голосования. В этом случае высокая надежность, но и высокая стоимость.

В прямосвязанных ММВК существует 3 вида связей: через общее оперативное запоминающее устройство(ООЗУ); прямое управление (связь процессор-процессор); через адаптер канал-канал(АКК).

Связь через ООЗУ гораздо сильнее, чем связь через ВЗУ. Она организована также по принципу «почтовый ящик». Но так как процессоры имеют прямой доступ к ОЗУ, все процессы в системе могут протекать с существенно большей скоростью.

Недостаток - при выходе из строя ООЗУ нарушается работа всей системы. Поэтому ООЗУ состоит из нескольких модулей и резервируют информацию, что увеличивает сложность организации вычислительного процесса и операционной системы.

Непосредственная связь между процессорами - канал прямого управления- может быть не только информационной, но и командной, то есть по каналу один процессор может управлять другим. Это обеспечивает более полный взаимный контроль.

Вместе с тем передача больших объемов информации по каналу прямого управления нецелесообразна, так как решение задач прекращается на время, когда процессоры ведут обмен информацией.

Связь через адаптер канал-канал в значительной степени устраняет недостатки связи через общее ОЗУ и, вместе с тем, почти не уменьшает возможностей по обмену информацией между ЭВМ, по сравнению с общим ОЗУ.

Подключение АКК выполняется через скоростные каналы, что обеспечивает быстрый обмен большими массивами. Скорость передачи через АКК мало уступает связи через общее ОЗУ, а в отношении объема информации - связи через общее ВЗУ. Функции АКК просты (синхронизация, буферизация информации), однако разнообразие режимов работы двух (и более) ЭВМ существенно усложняет это устройство.

Для комплексов с сателитными ЭВМ характерным является не способ связи, а принцип взаимодействия. Структура связи при этом не отличается от связей в обычном ММВК: чаще всего связь выполняется через АКК. Особенность: одна ЭВМ – высокопроизводительная, служит для основной обработки информации, а вторая - осуществляет вспомогательные функции: организация обмена основной ЭВМ с периферийными устройствами, ВЗУ, удаленными абонентами, предварительная сортировка информации, преобразование в форму удобную для основной ЭВМ и т. п. Таким образом, сателлитная ЭВМ разгружает основную ЭВМ от вспомогательных функций. Сателлитные ЭВМ решают только одну задачу: увеличивает производительность комплекса, не оказывая влияния на показатели надежности.