Тема 8: Спеціальні КС

1. Тернопільський Національний Економічний Університет Факультет комп'ютерних інформаційних технологій Кафедра Інформаційно обчислювальних систем та управління Тема 8: Спеціальні КС Високопродуктивні комп’ютерні системи Викладач: д.т.н., проф. Саченко А.О. Тернопіль 2006

2. Зміст лекції • Мета-комп’ютинг і мета-комп'ютери. Найбільш відомі проекти по мета-комп’ютингу і розподілених обчисленнях в Інтернет (Distributed.net, GIMPS, SETI, TERRA ONE, The Metacomputing Project). • КС з нетрадиційною архітектурою • Що таке трансп’ютер? • Відмовостійкі КС. Забезпечення надійності в розподілених системах. Види відмов, відновлення після відмов.

3. 1.Мета-комп’ютинг і мета-комп'ютери. Найбільш відомі проекти по мета-комп’ютингу і розподілених обчисленнях в Інтернет (Distributed.net, GIMPS, SETI, TERRA ONE, The Metacomputing Project). Цей термін виник разом з розвитком високошвидкісної мережної інфраструктури на початку 90-х років і застосовувався до об'єднання декількох різнорідних обчислювальних ресурсів у локальній мережі організації для рішення одного завдання Компонентами "мета-комп'ютера" можуть бути як найпростіші ПК, так і потужні масивно-паралельні системи. Мета-комп'ютер може не мати постійної конфігурації - окремі компоненти можуть включатися в його конфігурацію або відключатися; при цьому технології мета-комп’ютингу забезпечують безперервне функціонування системи в цілому.

4. Найбільш відомі проекти по мета-комп’ютингу й розподіленим обчисленням в Інтернет: • Distributed.net • GIMPS - Great Internet Mersenne Prime Search • SETI@home • TERRA ONE • Globus • The Metacomputing Project • PACX-MPI • Condor

5. 2 КС з нетрадиційною архітектурою • Теговая архітектура • Розрядно-модульна архітектура. • Стекова архітектура

6. Теговая архітектура При тегової організації пам'яті що кожне зберігається в пам'яті або реєстрі слово забезпечується покажчиком - тегом, що визначає тип даних. У полі тега зазвичай указується не тільки тип, але і довжина (формат) і деякі інші параметри.

7. Тегова організація пам'яті сприяє реалізації принципу незалежності програм від даних. Використання тегов економить пам'ять, оскільки в програмах звичайних машин є велика інформаційна надмірність на завдання типів і розмірів операндів при їх використанні декількома командами.

8. Розрядно-модульна архітектура. Розрядно модульний процесор - чіп, який зазвичай містить ALU і декілька регістрів. Одна з популярніших серій розрядно модульних процесорів є AMD 2900 лінії. Він СКЛАДАЄ 2901 містить 8-функцию комбінаційний ALU, 16x4-розрядна оперативна ПАМ'ЯТЬ, використовувана для загальних регістрів цілей, і акумулятор.

9. Стекова архітектура. • Кожен блок на діаграмі представляє логічний ресурс для машинної відповідності істотним мінімальним компонентам для ML0.

10. Цими компонентами є: • шина даних, стік (ДВОСТОРОННІЙ) даних, • поворотний стек (РТС), • арифметико/логічний пристрій (ALU) з його вершиною регістра (TOS) стека, • лічильник (ПК) команд, • програмна пам'ять з регістром адреси пам'яті, • контрольна логіка з регістром команди, • вхідна/вихідна секція(введення - виведення).

11. 3.Що таке трансп’ютер? Трансп'ютер(риса) (transputer=transfer(передавач)+computer(обчислювач)) є елементом побудови багатопроцесорних систем, виконаному на одному кристалі СБІС.

12. Він включає засоби для виконання обчислень (центральний процесор, АЛУ для операцій з плаваючою комою, внутрикристалеву пам'ять об'ємом 2...4 кбайта) і 4 канали для зв'язку з другими трансп'ютерами і зовнішніми пристроями. Вбудований інтерфейс дозволяє підключати зовнішню пам'ять об'ємом до 4 Гбайт.

13. Для утворення транспьютерних систем необхідного розміру канали різних трансп'ютерів можуть з'єднуватися безпосередньо (рис, б, в) або через комутатори типу координатний перемикач на 32 входи і виходи, які забезпечують одночасно 16 пар зв'язків (мал. 3.7, г).

15. 4Відмовостійкі КС. Забезпечення надійності в розподілених системах. Види відмов, відновлення після відмов. Відмовою системи називається поведінка системи, що не задовольняє її специфікаціям. Наслідки відмови можуть бути різними. Відмова системи може бути викликана відмовою (невірним спрацьовуванням) якихось її компонентів (процесор, пам'ять, пристрої введення/висновку, лінії зв'язку, або програмне забезпечення).

16. Відмови можуть бути • Випадковими, • Періодичними, • Постійними.

17. Випадкові відмови Випадкові відмови (збої) при повторенні операції зникають. Причиною такого збою може служити, наприклад, електромагнітна перешкода від трамвая, що проїжджає мимо. Інший приклад - рідкісна ситуація в послідовності звернень до операційної системи від різних завдань.

18. Періодичні відмови Періодичні відмови повторюються часто протягом якогось часу, а потім можуть довго не відбуватися. Приклади - поганий контакт, некоректна робота ОС після обробки аварійного завершення завдання.

19. Постійні відмови Постійні (стійкі) відмови не припиняються до усунення їх причини - руйнування диска, виходу з ладу мікросхеми або помилки в програмі.

20. Відновлення після відмови. Відновлення може бути прямим (без повернення до минулого стану) і поворотне. • Пряме відновлення засноване на своєчасному виявленні збоївши і ліквідації його наслідків шляхом приведення некоректного стану системи в коректне. Таке відновлення можливе тільки для певного набору наперед передбачених збоїв. • При поворотному відновленні відбувається повернення процесу (або системи) з некоректного стану в деяке з попередніх коректних станів.

21. При цьому виникають наступні проблеми. • Втрати продуктивності, викликані запам'ятовуванням станів, відновленням стану, що запам'ятав, і повторенням раніше виконаної роботи, можуть бути дуже високі. • Немає гарантії, що збій знову не повториться після відновлення. • Для деяких компонентів системи відновлення в попередній стан може бути неможливе

22. 