Классификацию СОД можно выполнять с различных точек зрения и по различным признакам. Рассмотрим наиболее общую классификацию СОД.
I. Вид СОД.
Одномашинные СОД – построены на основе единственной ЭВМ с традиционной однопроцессорной структурой.
Вычислительные комплексы (ВК) – это совокупность технических средств, включающих в себя несколько ЭВМ или процессоров, и общесистемного программного обеспечения, основной задачей которых является повышение точности и надежности вычислений.
Различают два вида вычислительных комплексов:
1. Многомашинный комплекс (ММВК) (рис. 2.2) – когда несколько ЭВМ связаны между собой. Связь между ЭВМ в ММВК может быть косвенной в случае организации взаимодействия через ВЗУ или прямой при взаимодействии через адаптер, обеспечивающий обмен данными между каналами ввода/вывода двух ЭВМ и передачу сигналов прерывания.
2. Многопроцессорный комплекс (МПВК) (рис. 2.3) – включает несколько процессоров с общей оперативной памятью и периферийными устройствами. МПВК обладают большей устойчивостью к отказам нежели ММВК. Такие комплексы работают под управлением единой ОС. В функции ОС входят некоторые специальные функции.
Вычислительные системы (ВС) – это СОД, настроенные на решение задач конкретной области применения. ВС включает в себя технические средства и программное обеспечение, ориентированные на решение определённой совокупности задач.
Системы телеобработки (рис. 2.4) – системы, предназначенные для обработки данных, передаваемых по каналам связи. Данные передаются по каналам связи в форме сообщений.
Вычислительные сети (рис. 2.5) – система взаимосвязанных и распределённых по фиксированной территории вычислительных центров и ЭВМ, ориентированная на коллективное использование общих ресурсов: аппаратных, программных, информационных.
Локальные вычислительные сети (рис. 2.6) – совокупность близко расположенных ЭВМ, которые связаны последовательными каналами и оснащены программными средствами, обеспечивающими информационное взаимодействие между процессами в различных ЭВМ.
Сопрягаются ЭВМ с помощью моноканала (последовательного интерфейса) – единого для всех ЭВМ сети канала передачи данных.
II. Назначение СОД.
Универсальные СОД с достаточным быстродействием решают широкий класс задач. Специализированные машины обеспечивают высокую производительность только на узком классе задач. Проблемно-ориентированные СОД занимают промежуточное положение с точки зрения ширины класса решаемых задач
III. Тип вычислителей.
Однородные включают в себя однотипные ЭВМ или процессоры. Неоднородные системы используют в задачах, где необходима параллельная многофункциональная обработка.
IV. Степень территориальной разобщенности.
Совмещение может быть очень глубоким (на одном кристалле несколько параллельно работающих процессоров). В совмещенных и распределенных СОД сильно различается оперативность взаимодействия в зависимости от удаленности вычислителей.
V. Архитектурный признак.
Выделяют четыре класса систем:
ОКОД – одиночный поток команд – одиночный поток данных (SISD) – последовательные ЭВМ, в которых в каждый момент времени обрабатывается один объект данных (слово) по одной команде.
ОКМД (рис. 2.8) – одиночный поток команд – множественный поток данных (SIMD) – существует общее управление, которое обеспечивает одновременную и синхронную обработку в разных процессорных элементах нескольких элементов данных.
МКОД (рис. 2.9) – множественный поток команд одиночный поток данных (MISD).
МКМД (рис. 2.10) – множественный поток команд множественный поток данных (MIМD) – в нескольких автономно работающих вычислителях производится обработка различных объектов данных под управлением различных команд.
VI. Мера крупности операций.
VII. Способ синхронизации вычислений.
VIII. Способ управления элементами ВС.
В вычислительных системах необходимо выделять ресурсы на обеспечение управления параллельными вычислениями. В централизованных ВС за это отвечает главная или диспетчерская ЭВМ (процессор). Ее задачей является распределение нагрузки между элементами, выделение ресурсов, контроль состояния ресурсов, координация взаимодействия. Централизованный орган управления может быть жестко фиксирован или эти функции могут передаваться другой ЭВМ (процессору), что повышает надежность системы. В децентрализованных системах функции управления распределены между ее элементами. Каждая ЭВМ (процессор) системы сохраняет определенную автономность работы, а необходимое взаимодействие между элементами устанавливается по специальным наборам сигналов. В системах со смешанным управлением совмещают процедуры централизованного и децентрализованного управления. Перераспределение функций осуществляется в ходе вычислительного процесса, исходя из сложившейся ситуации.
IX. Способ обмена результатами обработки.
При пословной организации обмена все процессорные элементы связываются между собой высокопроизводительной системой связи – глобальной памятью или коммутационной сетью. Такие системы называют сильносвязанными. В них все ПЭ и глобальная память разделяют общее адресное пространство.
Обмен сообщениями обычно реализуется в слабосвязанных системах со сравнительно крупноблочной структурой.
X. Организация связей между компонентами системы (рис. 2.13).
XI. Способ настройки структуры системы.
Режим обработки данных – определяет порядок прохождения задач через ЭВМ, количество задач, параллельно обрабатываемых в ЭВМ, порядок распределения ресурсов системы между задачами.
Основными режимами современных ЭВМ являются:
1) однопрограммная обработка;
2) мультипрограммная обработка;
3) оперативная обработка;
4) пакетная обработка;
5) обработка в реальном масштабе времени;
6) телеобработка.
В однопрограммном режиме единственная программа загружается в основную память ЭВМ, после чего программа выполняется до конца или до получения команды на прекращение счёта. После этого в ЭВМ может быть загружена очередная программа.
Мультипрограммная обработка – это режим обработки данных, при котором в системе обрабатываются несколько задач. При этом процессы обработки, относящиеся к разным задачам, одновременно выполняются различными устройствами системы, способными функционировать параллельно.
Режим оперативной обработки характеризуется:
- малым объёмом вводимых/выводимых данных и вычислений, приходящихся на одно взаимодействие пользователя с системой (на одну задачу);
- высокой интенсивностью взаимодействия и вытекающим отсюда требованием уменьшением времени ответа.
Пакетная обработка данных характеризуется:
- большим объёмом вводимых/выводимых данных и вычислений, приходящихся на одно взаимодействие пользователя с системой;
- низкой интенсивностью взаимодействия и допустимостью большего времени ответа..
Обработка в реальном масштабе времени. В системах управления реальными объектами, построенных на основе ЭВМ, процесс управления сводится к решению фиксированного набора задач. Темп инициирования задач и время получения результатов определяются динамическими характеристиками управляемого объекта.
Режим телеобработки– это режим обработки данных при взаимодействии пользователей с системой обработки данных через линии связи. Специфика данного режима – удалённость пользователей от СОД и наличие каналов связи, что требует специальных действий при организации доступа. Это связано с ограничением на форму и время обмена данными между пользователем и СОД, что приводит к необходимости специальных способов организации и доставки информации.
IV. Степень территориальной разобщенности.
VI. Мера крупности операций.