Организация ЭВМ и систем: Курс лекций (Позиционные системы счисления. Процессоры семейства IA-32. Лазерные принтеры), страница 44

В то же время, системы с однородным доступом к памяти обеспечивают быстрый доступ к данным при любых условиях, но ограничены по количеству процессоров и дорогие.

Чтобы преодолеть недостатки обеих систем, сохранив достоинства, была предложена архитектура, в которой страницы не имеют собственных фиксированных модулей памяти, как в двух предыдущих случаях.

Основная память работает как большая кэш-память. Строки перемещаются по системе в случае необходимости. Несмотря на все достоинства, в системе с доступом только к кэш-памяти появляется две новых проблемы:

—  поиск строки, содержащей нужные данные;

—  если строка удаляется из памяти, что произойдёт если это последняя копия?

15. Многопроцессорные системы с раздельной памятью

15.1. Введение

15.2. Системы с массовым параллелизмом

15.2.1. Общие сведения

15.2.2. Intel/Sandia Option Red

15.3. Сети рабочих станций

15.4. Коммерческие сети межсоединений

15.4.1. Ethernet

15.4.2. Asynchronous Transfer Mode

15.4.3. Myrinet

15.5. Программное обеспечение систем с раздельной памятью

15.5.1. Технологии организации взаимодействия узлов

15.5.2. Синхронная передача сообщений

15.5.3. Буферная передача сообщений

15.5.4. Неблокируемая передача сообщений

15.5.5. Parallel Virtual Machine

15.5.6. Message Passing Interface

15.6. Обобщение памяти на уровне программного обеспечения

15.1.  Введение

Программы, написанные для многопроцессорной системы с общей памятью, имеют доступ к любому месту в памяти не зависимо от того, каким процессором выполняется данный процесс, и не занимаясь организацией взаимодействия различных элементов системы. Благодаря этому такие системы удобны для программирования. Но благодаря тому же самому такие системы сложны для аппаратной реализации. Практически реализованы системы с однородным доступом к памяти, размером порядка сотни процессоров, и с неоднородным доступом к памяти, размером до полутысячи процессоров. Бóльшие системы строят с раздельной памятью.

В таких системах, как уже говорилось, процесс, выполняемый одним процессором, не может получить доступ к памяти другого процессора посредством операций «считать» и «записать», и должен использовать операции «послать» и «получить». Это существенно усложняет работу программиста.

Многопроцессорные системы с раздельной памятью состоят из отдельных узлов, каждый из которых содержит один или несколько процессоров, ОЗУ, общее для всех процессоров данного узла, и, кроме того, может содержать вторичную память, УВВ и любые специализированные устройства, среди которых, как правило, имеется специализированный процессор приёма-передачи, связанный сетью межсоединений с такими же процессорами других узлов. Когда процесс даёт команду «послать», она передаётся процессору приёма-передачи, который её и отрабатывает.

Рис. 15.1. Многопроцессорная система с раздельной памятью P — процессор, M — память

15.2.  Системы с массовым параллелизмом

15.2.1. Общие сведения

Многопроцессорные системы с массовым параллелизмом являются наибольшими ЭВМ. Они используются в научных исследованиях, требующих объёмных вычислений, и промышленности, где требуется обработка большого объёма данных или большого количества запросов в реальном времени.

В большинстве таких систем используются стандартные процессоры. Основное отличие систем с массовым параллелизмом от сетей рабочих станций состоит в свойствах сети межсоединений: её высокой пропускной способности и малом времени ожидания. Для достижения таких свойств системы с массовым параллелизмом приходится делать в виде единого агрегата.

Разумеется, возникают производные свойства. К ним, во-первых, относится высокая производительность УВВ.

Во-вторых, при наличии десяти тысяч процессоров, несколько отказов в неделю считается нормальным явлением. Поэтом системы с массовым параллелизмом всегда содержат аппаратное и программное обеспечение для обнаружения и устранения неполадок без остановки системы.

15.2.2. Intel/Sandia Option Red

Это не самая современная ЭВМ, изготовленная для нужд Пентагона. Её производительность —  операций с плавающей запятой в секунду, что в 500 000 раз больше, чем производительность процессора Pentium Pro с тактовой частотой 200 МГц, на которых она построена. Стоимость ЭВМ 80 миллионов долларов.