Что такое вычислительная система в информатике
Состав, структура, назначение вычислительных систем
Содержимое разработки
Состав, структура, назначение вычислительных систем
Содержание учебного материала:
2. Конфигурация персональных компьютеров.
3. Магистрально-модульный принцип построения компьютера
Структура и принципы функционирования ЭВМ I и II поколения
Принципы функционирования ЗВМ (принцип Неймана 1945г.):
Назначение основных блоков ЭВМ
Определение некоторых понятий
Сумматор используется для временного накапливания и хранения данных, полученных в результате выполнения операций АЛУ
Схема решения задач в ЭВМ
Выполнение программы разбивается на следующие этапы :
Структура функционирования ЭВМ, начиная с III поколения
Принципы функционирования ЭВМ, начиная с III поколения
Открытая архитектура – предполагает возможность сборки компьютера из независимо изготовленных частей, доступную всем желающим (подобно детскому конструктору)
Определение некоторых понятий
Основные характеристики ЭВМ
Определение некоторых понятий по характеристике ЭВМ
Производительность ПК– Определяется быстродействием процессора, объёмом ОП и скоростью доступа к ней.Производительность процессора– количество элементарных операций выполняемых за 1 секунду.
Тактовая частота процессора (частота синхронизации )- число вырабатываемых за секунду импульсов, синхронизирующих работу узлов компьютера. Такт – промежуток времени (микросекунды) за который выполняется элементарная операция (сложение).
Термин вычислительная система появился в начале — середине 60-х гг. 20 века при создании ЭВМ третьего поколения.
Это время знаменовалось переходом на новую элементную базу — интегральные схемы.
И как следствие появились новые технические решения:
Появились сложные режимы работы ЭВМ — многопользовательская и многопрограммная обработка.
вычислительных систем от классической структуры ЭВМ
в возможности построения параллельных ветвей в вычислениях.
предназначенную для сбора, хранения, обработки и распределения информации.
Серверы – для обслуживания локальных и глобальных компьютерных сетей (имеют один или несколько процессоров).
Промышленные ЭВМ – встраиваются в промышленное оборудование, имеют универсальные процессоры, но специальзированное программное обеспечение.
Персональные ЭВМ для обеспечения работы одного пользователя.
Сейчас более 80% пользователей работают с переносными ПК
Базовая комплектация стационарных ПК:
Общая схема компьютера
Материнскую плату еще часто называют системной платой. Это основа компьютера. Именно эта плата определяет, какого типа процессор можно использовать, какой максимальный размер оперативной памяти можно будет установить и т. д.Все платы расширения (видеокарта, контроллер SCSI, модем, сетевая карта и т. д.) крепятся к материнской плате. Кроме того, на материнской плате находятся микросхемы, управляющие всем, что есть в компьютере
Понятие о вычислительной системе
Вычислительная система (ВС) – совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих процессоров или ЭВМ, периферийного оборудования и программного обеспечения, предназначенная для сбора, хранения, обработки и распределения информации.
— повышение производительности системы за счет ускорения процессов обработки данных;
— повышение надежности и достоверности вычислений;
— предоставление пользователям дополнительных сервисных услуг.
Отличительной особенностью ВС по отношению к классическим ЭВМ является наличие нескольких вычислителей, реализующих параллельную обработку.
Таким образом, весь набор современных средств обработки информации можно разделить на 4 класса: 1) обычные ЭВМ,
2) вычислительные комплексы и системы, в том числе многопроцессорные, 3) суперкомпьютеры, 4) вычислительные сети.
Три последних класса относятся к вычислительным системам.
Главная отличительная черта ВС – параллельная обработка информации. Она дает возможность преодолеть врожденную слабость современных ЭВМ – «бутылочное горло» архитектуры фон-Неймана. В простейшем изложении фон-неймановский процессор состоит из трех частей: процессор, память и соединяющий их канал, служащий для обмена данными между процессором и памятью, причем маленькими порциями, пословно.
Несмотря на прогресс в области технологии, ограниченность фон-неймановской архитектуры, связанная с ограниченной пропускной способностью канала, не исчезает, поскольку скорость работы памяти растет гораздо медленнее, чем производительность процессоров.
Параллелизм выполнения операций существенно повышает быстродействие системы, он также повышает и надежность. Параллелизм выполнения операций усложняет систему управления вычислительным процессом, что сказывается на сложности операционных систем.
Классическим вариантом ВС является многомашинные системы, но ВС может состоять и из одного компьютера, который связан с многофункциональным периферийным оборудованием, или содержит несколько процессоров.
Прежде всего ВС можно классифицировать как многомашинные и многопроцессорные.
Многомашинная ВС – это система нескольких ЭВМ, каждая из которых имеет свою оперативную память и свою операционную систему. Каждый компьютер в многомашинной ВС имеет классическую архитектуру, такие системы применяются достаточно широко,
Многопроцессорные ВС имеют общую память и общую операционную систему и обладают всеми преимуществами параллельной обработки.
В создаваемых ВС стремятся обеспечить несколько путей передачи данных, что повышает надежность, гибкость к условиям работы.
Существуют следующие уровни комплексирования ЭВМ:
— общая оперативная память;
— устройства управления внешними устройствами (УВУ);
— общие внешние устройства.
Уровень прямого управления служит для передачи коротких однобайтовых приказов-сообщений. Процессор – инициатор обмена по интерфейсу прямого управления подает команду «прямая запись» У другого процессора эта команда вызывает внешнее прерывание и он записывает передаваемый байт в свою память. После завершения передачи, процессоры возвращаются к вычислениям по своим программам.
Уровень общей оперативной памяти является наиболее предпочтительным для оперативного взаимодействия процессоров.
Уровень комплексируемых каналов ввода-вывода предназначен для передачи больших объемов информации между блоками оперативной памяти. Скорость передачи по этому уровню представляет несколько мегабайт в секунду.
Уровень устройств управления внешними устройствами предполагает использование встроенного в УВУ двухканального переключателя и команд «зарезервировать» и «освободить». Двухканальный переключатель позволяет подключать УВУ одной машины к каналам ввода-вывода различных ЭВМ. По команде «зарезервировать» канал – инициатор обмена имеет доступ к любым накопителям на дисках или лентах. Обмен канала с накопителями продолжается до полного завершения работ и команды «освободить».
На четвертом уровне с помощью аппаратуры передачи данных имеется возможность сопряжения с каналами связи. Эта аппаратура позволяет создавать сети ЭВМ.
Пятый уровень предполагает использование общих внешних устройств.
Схема комплексирования ЭВМ в ВС приведена на рис.1.2.1
Рис.1.2.1 Уровни комплексирования машин в вычислительную систему
Эти пять уровней называются логическими, так как они объединяют разнотипную аппаратуру. Они позволяют создавать различные структуры ВС.
Второй уровень позволяет создать многопроцессорную систему. Обычно он дополняется первым уровнем, что позволяет повысить оперативность взаимодействия процессоров.
Уровни 1,3,4,5 обеспечивают построение разнообразных машинных комплексов. Особенно часто используются 3 и 4 уровни. 5 уровень применяется в редких специальных случаях, когда в качестве внешнего объекта используется дорогое уникальное устройство.
Архитектура вычислительных систем
Процесс решения любой задачи можно представить как воздействие определенной последовательности команд (потока команд) на соответствующую последовательность данных (поток данных). На этом принципе построена классификация ВС. С точки зрения организации обмена командами между процессором и памятью существует 4 класса ВС.
— Системы с одиночным потоком команд и одиночным потоком данных (ОКОД);
— Системы с одиночным потоком команд и множественным потоком данных (ОКМД);
— Системы с множественным потоком команд и одиночным потоком данных (МКОД);
— Системы с множественным потоком команд и множественным потоком данных (МКМД).
Архитектура ОКОД охватывает все однопроцессорные и одномашинные варианты систем, т.е. системы с одним вычислителем. Все ЭВМ классической структуры попадают в этот класс, а фон-неймановский процессор является лишь частным случаем систем ОКОД. В них параллелизм вычислений достигается путем совмещения выполнения операций отдельными блоками АЛУ, а также параллельной работой устройств ввода-вывода и процессора.
Архитектура ОКМД предполагает обработку по одной и той же программе нескольких потоков данных (рис.1.2.2.(3.1.3))
Рис.1.2.2. Архитектура ОКМД
Каждый поток данных обрабатывается либо отдельным процессором либо отдельным АЛУ (тогда УУ общее). Одиночным поток команд называется потому, что каждый процессор выполняет одновременно только одну команду. Такую схему обработки называют векторной. Если объединить несколько векторных систем обработки, то получается матричная система, организация которой довольно проста: общее устройство управления, генерирующее поток команд, и большое число процессоров, работающих параллельно и обрабатывающих каждый свой поток данных. Процессоры, входящие в ВС, одинаковы и управляются одной последовательностью команд. В структурах данной архитектуры обеспечиваются связи между процессорами, которые напоминают матрицу, в которой каждый элемент связан с соседними. По данной технологии строились системы Илиак-4(первая суперЭВМ), ПС-2000, Супергрей. Элементы этой технологии реализованы в процессорах Intel, начиная с Pentium MMX.
Архитектура МКОД предполагает построение процессорного конвейера, в котором результаты обработки передаются от одного процессора к другому по цепочке (Рис1.2.3(3.1.5))
 |
Рис.1.2.3. Система МКОД
Такая система обработки получила название конвейерной (скалярной) обработки. Обязательным условием конвейера операций является наличие нескольких блоков обработки, в каждом из которых команды выполняются последовательно. Таким образом, конвейерная обработка не нарушает принципы фон-Неймана. Однако надо учитывать, что длина конвейера не может быть очень большой, конвейерная обработка увеличивает быстродействие за счет усложнения системы.
В ВС данной архитектуры используются кроме конвейера команд и конвейер данных, который работает по тому же принципу: ВС разбивается на ряд модулей, работающих одновременно. Сочетание двух конвейеров позволяет достичь очень большой скорости обработки.
Архитектура МКМД Объединяет все другие архитектуры. Схема ВС такой архитектуры представлена на рис.1.2.4 (3.1.9).
Рис.1.2.4. Система МКМД
Данная архитектура предполагает, что все процессоры системы работают по своим программам с собственным потоком команд. Эти процессоры могут быть автономны и независимы, и тогда мы приходим к многомашинным ВС. Такая система применяется на многих крупных вычислительных центрах для увеличения пропускной способности центра.
Вторая разновидность МКМД – многопроцессорная ВС, в которой процессоры достаточно жестко связаны общей памятью, и хотя процессоры в системе имеют достаточную самостоятельность, в системе организуется совместная их работа.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Понятие вычислительной системы.
Понятие вычислительной системыПонятие вычислительной системыПонятие вычислительной системыПонятие вычислительной системыПонятие вычислительной системыПонятие вычислительной системыПонятие вычислительной системыПонятие вычислительной системыПонятие вычислительной системыПонятие вычислительной системыПонятие вычислительной системыПонятие вычислительной системы
Просмотр содержимого документа
«Понятие вычислительной системы. »
Понятие вычислительной системы. Классификация и архитектура вычислительных систем.
Понятие вычислительной системы
В связи с кризисом классической структуры ЭВМ дальнейшее поступательное развитие вычислительной техники напрямую связано с переходом к параллельным вычислениям, с идеями построения многопроцессорных систем и сетей, появляются огромные возможности совершенствования средств вычислительной техники.
Термин вычислительная система появился в начале – середине 60-х гг. при появлении ЭВМ III поколения.
Под вычислительной системой (ВС) понимают совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих процессоров или ЭВМ, периферийного оборудования и программного обеспечения, предназначенную для сбора, хранения, обработки и распределения информации. Создание ВС преследует следующие основные цели: повышение производительности системы за счет ускорения процессов обработки данных, повышение надежности и достоверности вычислений, предоставление пользователям дополнительных сервисных услуг и т.д.
предпосылками появления и развития вычислительных систем служат экономические факторы. Построение же вычислительных систем позволяет существенно сократить затраты.
Классификация вычислительных систем
По назначению вычислительные системы делят на универсальные и специализированные. Специализированные системы ориентированы на решение узкого класса задач.
По типу вычислительные системы различаются на многомашинные и многопроцессорные ВС. Основные отличия ММС заключаются в организации связей и обмена информацией между ЭВМ комплекса. Каждая из них сохраняет возможность автономной работы и управляется собственной ОС. Любая другая подключаемая к ней ЭВМ рассматривается как периферийное специальное устройство.
Многопроцессорные системы (МПС) строятся при комплексировании нескольких процессоров. В качестве общего ресурса они имеют общую оперативную память (ООП). Параллельная работа процессоров с ООП обеспечивается под управлением единой общей операционной системы. достигается наивысшая оперативность взаимодействия процессоров-вычислителей. Многие исследователи считают, что использование МПС является основным магистральным путем развития вычислительной техники новых поколений.
Однако МПС имеют и существенные недостатки. Они, в первую очередь, связаны с использованием ресурсов общей оперативной памяти. При большом количестве комплексируемых процессоров возможно возникновение конфликтных ситуаций, в которых несколько процессоров обращаются с операциями типа ”чтение” и ”запись” к одним и тем же ячейкам памяти. Помимо процессоров к ООП подключаются все процессоры ввода-вывода, средства измерения времени и т.д.
По степени территориальной разобщенности вычислительных модулей ВС делятся на системы совмещенного (сосредоточенного) и распределенного (разобщенного) типов. Обычно такое деление касается только ММС.
По методам управления элементами ВС различают централизованные, децентрализованные и со смешанным управлением. Ее задачей является распределение нагрузки между элементами, выделение ресурсов, контроль состояния ресурсов, координация взаимодействия.
Централизованные системы имеют более простые ОС. В децентрализованных системах функции управления распределены между ее элементами
между элементами устанавливается по специальным наборам сигналов. С развитием ВС и, в частности, сетей ЭВМ, интерес к децентрализованным системам постоянно растет.
В системах со смешанным управлением совмещаются процедуры централизованного и децентрализованного управления.
По принципу закрепления вычислительных функций за отдельными ЭВМ (процессорами) различают системы с жестким и плавающим закреплением функций.
По режиму работы ВС различают системы, работающие в оперативном и неоперативном временных режимах., используют режим реального масштаба времени. Этот режим характеризуется жесткими ограничениями на время решения задач в системе и предполагает высокую степень автоматизации процедур ввода-вывода и обработки данных.
Архитектура вычислительных систем
Классификация архитектур была предложена Флинном (M.Flynn) в начале 60-х годов. В ее основу заложено два возможных вида параллелизма: независимость потоков заданий (команд), существующих в системе, и независимость (несвязанность) данных, обрабатываемых в каждом потоке. существует четыре основных архитектуры ВС:
Архитектура ОКОД охватывает все однопроцессорные и одномашинные варианты систем, то есть с одним вычислителем. Все ЭВМ классической структуры попадают в этот класс. Здесь параллелизм вычислений обеспечивается путем совмещения выполнения операций отдельными блоками АЛУ, а также параллельная работа устройств ввода-вывода информации и процессора.
Архитектура ОКМД предполагает создание структур векторной или матричной обработки. Системы этого типа обычно строятся как однородные, то есть процессорные элементы, входящие в систему, идентичны, и все они управляются одной и той же последовательностью команд. Однако каждый процессор обрабатывает свой поток данных.
Под эту схему хорошо подходят задачи обработки матриц или векторов (массивов), задачи решения систем линейных и нелинейных, алгебраических и дифференциальных уравнений, задачи теории поля и др.
Архитектура МКОД предполагает построение своеобразного процессорного конвейера, в котором результаты обработки передаются от одного процессора к другому по цепочке
Архитектура МКМД предполагает, что все процессоры системы работают по своим программам с собственным потоком команд. В простейшем случае они могут быть автономны и независимы. Такая схема использования ВС для увеличения пропускной способности центра.
МКМД−структуры, в которых каждый вычислитель (ЭВМ или процессор) выполняет часть общей задачи. Не случайно, что после разочарований в структурах суперЭВМ, основанных на различном сочетании векторной и конвейерной обработки, усилия теоретиков и практиков обращены в этом направлении.
Уже из названия МКМД структур видно, что в данных системах можно найти все перечисленные виды параллелизма. Этот класс дает большое разнообразие структур, сильно отличающихся друг от друга своими характеристиками.
Важную роль здесь играют способы взаимодействия ЭВМ или процессоров в системе.
На общей шине оперативной памяти можно комплексировать от четырех до десяти микропроцессоров.
Успехи микроинтегральной технологии и появление БИС и СБИС позволяют расширить границы и этого направления. Возможно построение систем с десятками, сотнями и даже тысячами процессорных элементов, с размещением
Передача данных в МРР – системах предполагает обмен не отдельными данными под централизованным управлением, а подготовленными процессами (программами вместе с данными).
Вычислительные системы, как мощные средства обработки заданий пользователей, широко используются не только автономно, но и в сетях ЭВМ в качестве серверов.
Одним из перспективных направлений здесь является кластеризация, то есть технология, с помощью которой несколько серверов, сами являющиеся вычислительными системами, объединяются в единую систему более высокого ранга для повышения эффективности функционирования системы в целом.
Целями построения кластеров могут служить:
• улучшение масштабируемости (способность к наращиванию мощности);
• повышение надежности и готовности системы в целом;
• увеличение суммарной производительности;
• эффективное перераспределение нагрузок между компьютерами кластера;
• эффективное управление и контроль работы системы и т.п.
Улучшение масштабируемости или способности к наращиванию мощности предусматривает, что все элементы кластера имеют аппаратную, программную и информационную совместимость
Масштабируемость SMP- и MPP-структур достаточна ограничена.
При большом числе процессоров в SMP-структурах возрастает число конфликтов при обращении к общей памяти, а в MPP-структурах плохо решаются задачи преобразования и разбиения приложений на отдельные задания процессорам. В кластерах же администраторы сетей получают возможность увеличивать пропускную способность сети за счет включения в него дополнительных серверов, даже уже из числа работающих, с учетом того, что балансировка и оптимизация нагрузки будут выполняться автоматически.
Следующей важной целью создания кластера является повышение надежности и готовности системы в целом. Основой этого служит возможность каждого сервера кластера работать автономно, но в любой момент он может переключиться на выполнение работ другого сервера в случае его отказа.
Что такое вычислительная система в информатике
Электронные облака
Лекции
Рабочие материалы
Тесты по темам
Template tips
Задачи
Логика вычислительной техники и программирования
Лекция «Вычислительные системы»
Понятие вычислительной системы
В связи с кризисом классической структуры ЭВМ дальнейшее поступательное развитие вычислительной техники напрямую связано с переходом к параллельным вычислениям, с идеями построения многопроцессорных систем и сетей, объединяющих большое количество отдельных процессоров и (или) ЭВМ. Здесь появляются огромные возможности совершенствования средств вычислительной техники. Но следует отметить, что при несомненных практических достижениях в области параллельных вычислений, до настоящего времени отсутствует их единая теоретическая база.
Под вычислительной системой (ВС) понимают совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих процессоров или ЭВМ, периферийного оборудования и программного обеспечения, предназначенную для сбора, хранения, обработки и распределения информации.
Отличительной особенностью ВС по отношению к ЭВМ является наличие в них нескольких вычислителей, реализующих параллельную обработку. Создание ВС преследует следующие основные цели: повышение производительности системы за счет ускорения процессов обработки данных, повышение надежности и достоверности вычислений, предоставление пользователям дополнительных сервисных услуг и т.д.
Параллелизм в вычислениях в значительной степени усложняет управление вычислительным процессом, использование технических и программных ресурсов. Эти функции выполняет операционная система ВС.
Классификация вычислительных систем
Существует большое количество признаков, по которым классифицируют вычислительные системы.
Взаимодействие на уровне оперативной памяти (ОП) сводится к программной реализации общего поля оперативной памяти, что несколько проще, но также требует существенной модификации ОС. Под общим полем имеется в виду равнодоступность модулей памяти: все модули памяти доступны всем процессорам и каналам связи.
На уровне каналов связи взаимодействие организуется наиболее просто и может быть достигнуто внешними по отношению к ОС программами-драйверами, обеспечивающими доступ от каналов связи одной машины к внешним устройствам других (формируется общее поле внешней памяти и общий доступ к устройствам ввода-вывода).
Все вышесказанное иллюстрируется схемой взаимодействия компьютеров в двухмашинной ВС, представленной на рис. 1.
Рис. 1. Схема взаимодействия компьютеров в двухмашинной ВС
Ввиду сложности организации информационного взаимодействия на 1-м и 2-м уровнях в большинстве многомашинных ВС используется 3-й уровень, хотя и динамические характеристики (в первую очередь быстродействие), и показатели надежности таких систем существенно ниже.
Многопроцессорные системы (МПС) содержат несколько процессоров, информационно взаимодействующих между собой либо на уровне регистров процессорной памяти, либо на уровне ОП. Этот тип взаимодействия используется в большинстве случаев, ибо организуется значительно проще и сводится к созданию общего поля оперативной памяти для всех процессоров. Общий доступ к внешней памяти и устройствам ввода-вывода обеспечивается обычно через каналы ОП. Важным является и то, что многопроцессорная вычислительная система работает под управлением единой ОС, общей для всех процессоров. Это существенно улучшает динамические характеристики ВС, но требует наличия специальной, весьма сложной ОС.
Однако МПС имеют и существенные недостатки. Они, в первую очередь, связаны с использованием ресурсов общей оперативной памяти. При большом количестве объединяемых процессоров возможно возникновение конфликтных ситуаций, в которых несколько процессоров обращаются с операциями типа ”чтение” и ”запись” к одним и тем же ячейкам памяти. Помимо процессоров к ОП подключаются все процессоры ввода-вывода, средства измерения времени и т.д. Поэтому вторым серьезным недостатком МПС является проблема коммутации и доступа абонентов к ОП. Процедуры взаимодействия очень сильно усложняют структуру ОС МПС. Опыт построения подобных систем показал, что они эффективны при небольшом числе объединяемых процессоров (от 2 до 10). Схема взаимодействия процессоров в ВС показана на схеме рис. 2. Типичным примером массовых многомашинных ВС могут служить компьютерные сети, примером многопроцессорных ВС — суперкомпьютеры.
Рис. 2. Схема взаимодействия процессоров в ВС
Неоднородная ВС включает в свой состав различные типы компьютеров или процессоров. При построении системы приходится учитывать их различные технические и функциональные характеристики, что существенно усложняет создание и обслуживание неоднородных систем.
В децентрализованных системах функции управления распределены между ее элементами. Каждая ЭВМ (процессор) системы сохраняет известную автономию, а необходимое взаимодействие между элементами устанавливается по специальным наборам сигналов. С развитием ВС и, в частности, сетей ЭВМ, интерес к децентрализованным системам постоянно растет.
В системах со смешанным управлением совмещаются процедуры централизованного и децентрализованного управления. Перераспределение функций осуществляется в ходе вычислительного процесса, исходя из сложившейся ситуации.
По принципу закрепления вычислительных функций за отдельными ЭВМ (процессорами) различают системы с жестким и плавающим закреплением функций. В зависимости от типа ВС следует решать задачи статического или динамического размещения программных модулей и массивов данных, обеспечивая необходимую гибкость системы и надежность ее функционирования.
На рис. 3 представлена принципиальная схема классификации вычислительных систем.
Рис. 3. Принципиальная схема классификации вычислительных систем.
Суперкомпьютеры и особенности их архитектуры
К суперкомпьютерам относятся мощные многопроцессорные вычислительные машины с быстродействием сотни миллионов — десятки миллиардов операций в секунду. Создать такие высокопроизводительные компьютеры на одном микропроцессоре (МП) не представляется возможным ввиду ограничения, обусловленного конечным значением скорости распространения электромагнитных волн (300 000 км/с), т.к. время распространения сигнала на расстояние несколько миллиметров (линейный размер стороны МП) при быстродействии 100 млрд операций/с становится соизмеримым со временем выполнения одной операции. Поэтому суперкомпьютеры создаются в виде высокопараллельных многопроцессорных вычислительных систем (МПВС).
Рис. 3. Условные структуры однопроцессорной (SISD) и названных многопроцессорных ВС
Кластерные суперкомпьютеры и особенности их архитектуры
Существует технология построения больших компьютеров и суперкомпьютеров на базе кластерных решений. По мнению многих специалистов, на смену отдельным, независимым суперкомпьютерам должны прийти группы высокопроизводительных серверов, объединяемых в кластер.
Удобство построения кластерных ВС заключается в том, что можно гибко регулировать необходимую производительность системы, подключая к кластеру с помощью специальных аппаратных и программных интерфейсов обычные серийные серверы до тех пор, пока не будет получен суперкомпьютер требуемой мощности. Кластеризация позволяет манипулировать группой серверов как одной системой, упрощая управление и повышая надежность.
Важной особенностью кластеров является обеспечение доступа любого сервера к любому блоку как оперативной, так и дисковой памяти. Эта проблема успешно решается, например, объединением систем SMP-архитектуры на базе автономных серверов для организации общего поля оперативной памяти и использованием дисковых систем RAID для памяти внешней (SMP — Shared Memory multiprocessing, технология мультипроцессирования с разделением памяти).
Для создания кластеров обычно используются либо простые однопроцессорные персональные компьютеры, либо двух- или четырех- процессорные SMP-серверы. При этом не накладывается никаких ограничений на состав и архитектуру узлов. Каждый из узлов может функционировать под управлением своей собственной операционной системы. Чаще всего используются стандартные ОС: Linux, FreeBSD, Solaris, Unix, Windows NT. В тех случаях, когда узлы кластера неоднородны, то говорят о гетерогенных кластерах.
1 пример из «жизни» систем
Blue Gene будет состоять из 130 тысяч процессоров, и его производительность будет составлять 360 терафлопс.
Чипы IBM используются в системе, неформально называемой Big Mac. PowerPC 970 состоит из 1100 двухпроцессорных компьютеров Apple G5, занимая в общем списке третью строчку, с производительностью в 10,3 триллионов операций в секунду.
Процессоры Opteron используются в 2816-процессорном кластере, и его производительность составляет 8 триллионов операций в секунду.
Интересен факт, что общая производительность 500 лучших систем растет экспоненциально, увеличиваясь в десять раз примерно каждые четыре года. Порог в 1000 терафлопов (триллионов операций в секунду) планируется достигнуть к 2005 году.