Организация ВС класса MIMD

В MIMD-системе каждый процессорный элемент выполняет свою программу независимо от других ПЭ. ПЭ должны взаимодействовать друг с другом. Различие в способе такого взаимодействия определяет условное деление MIMD-систем на ВС:

1) с общей памятью;

2) с распределенной памятью.

В системах с общей памятью (их еще называют сильно связанными – tightly coupled) имеется общая память данных и команд, доступная всем ПЭ с помощью общей шины или сети соединений. К этому типу относятся:

· симметричные мультипроцессоры (SMP, Symmetric Multiprocessor);

· системы с неоднородным доступом к памяти (NUMA, Non-Uniform Memory Access).

В системах с распределенной памятью (или слабо связанных – loosely coupled) вся память распределена между ПЭ, и каждый блок памяти доступен только «своему» процессору. Сеть соединений связывает процессорные элементы друг с другом. К этой группе относятся:

· системы с массовым параллелизмом (MPP, Massively Parallel Processing);

· кластерные вычислительные системы (COW).

Базовая модель вычислений на MIMD-системе: совокупность независимых процессов, эпизодически обращающихся к совместно используемым данным.

Симметричные мультипроцессорные системы (SMP)

Обладают следующими характеристиками:

· Имеется два или более процессоров сопоставимой производительности.

· Процессоры совместно используют основную память и работают в едином виртуальном и физическом адресном пространствах.

· Все процессоры связаны между собой так, что время доступа к памяти для любого из них одинаково.

· Все процессоры разделяют доступ к устройствам ввода/вывода.

· Все процессоры способны выполнять одинаковые функции.

· Любой из процессоров может обслуживать внешние прерывания.

· Все процессоры управляются единой ОС, загружаемой в разделяемую память. Она распределяет работу среди процессоров, выделяя в процессах фрагменты (потоки или нити) и создаёт из них очередь. При освобождении любого процессора ему немедленно передаётся очередной фрагмент (нить) из очереди.

Архитектура симметричной мультипроцессорной ВС

Возможность равноправного доступа процессоров ВС к разделяемым основной памяти и устройствам ввода-вывода обеспечивается коммутирующей средой. В зависимости от типа среды различают SMP-системы:

· с общей шиной и временным разделением;

· с коммутатором типа «кроссбар»;

· с многопортовой памятью;

· с централизованным устройством управления.