Багатомашинні та багатопроцесорні ПС
Обчислювальні системи можуть будуватися з урахуванням цілих комп'ютерів чи окремих процесорів. У першому випадку ВС буде багатомашинним, у другому — багатопроцесорним.
Багатомашинна ВС містить кілька комп'ютерів, інформаційно взаємодіючих між собою. Машини можуть бути поруч один з одним, а можуть бути віддалені один від одного на деяку, іноді значну відстань (обчислювальні мережі). У багатомашинних ЗС кожен комп'ютер працює під управлінням своєї операційної системи (ОС). А оскільки обмін інформацією між машинами виконується під керуванням ОС, що взаємодіють один з одним, динамічні характеристики процедур обміну дещо погіршуються (потрібен час на узгодження роботи ОС). Інформаційна взаємодія комп'ютерів у багатомашинному ЗС може бути організована на рівні: процесорів; оперативної пам'яті (ВП); каналів зв'язку.
При безпосередньому взаємодії процесорів друг з одним інформаційний зв'язок реалізується через регістри процесорної пам'яті потребує наявності у ОС дуже складних спеціальних програм. Взаємодія лише на рівні ОП зводиться до програмної реалізації загального поля оперативної пам'яті, що дещо простіше, але й вимагає істотної модифікації ОС. Під загальним полем на увазі рівнодоступність модулів пам'яті: всі модулі пам'яті доступні всім процесорам і каналам зв'язку. На рівні каналів зв'язку взаємодія організується найбільш просто, і може бути досягнуто зовнішніми по відношенню до ОС програмами-драйверами, що забезпечують доступ від каналів зв'язку однієї машини до зовнішніх пристроїв інших (формується загальне поле зовнішньої пам'яті і Все вищесказане ілюструється схемою взаємодії комп'ютерів у двомашинному ЗС, 4.5.
Мал. 4.5. Схемавзаємодії комп'ютерів у НД
Зважаючи на складність організації інформаційної взаємодії на 1-му та 2-му рівнях у більшості багатомашинних ПС використовується 3-й рівень, хоча і динамічні характеристики (насамперед швидкодія), і показники надійності таких систем істотно нижчі.
У многопроцессорной ВС (МПВС) є кілька процесорів, інформаційно взаємодіючих між собою або лише на рівні регістрів процесорної пам'яті, або лише на рівні оперативної пам'яті. Цей тип взаємодії прийнято здебільшого, оскільки організується значно простіше і зводиться до створення загального поля оперативної пам'яті всім процесорів. Загальний доступ до зовнішньої пам'яті та пристроїв введення-виведення забезпечується зазвичай через канали ОП. Важливим і те, що багатопроцесорна обчислювальна система працює під керівництвом єдиної операційної системи, спільної всім процесорів. Це значно покращує динамічні характеристики ВС, але вимагає наявності спеціальної, дуже складної операційної системи. Схема взаємодії процесорів у ВС показано на рис. 4.6.
Мал. 4.6. Схема взаємодії процесорів у ПС
Швидкодія та надійність багатопроцесорних ЗС порівняно з багатомашинними, що взаємодіють на 3-му рівні, суттєво підвищуються, по-перше, через прискорений обмін інформацією між процесорами, швидшого реагування на ситуації, що виникають у системі; по-друге, внаслідок більшої міри резервування пристроїв системи (система зберігає працездатність, поки працездатні хоча б по одному модулю кожного типу пристроїв). Типовим прикладом масових багатомашинних ЗС можуть бути комп'ютерні мережі, прикладом багатопроцесорних ЗС — суперкомп'ютери.
Створити високопродуктивні комп'ютери наодному мікропроцесорі (МП) не є можливим через обмеження, обумовленого кінцевим значенням швидкості поширення електромагнітних хвиль (300 000 км/с), оскільки час поширення сигналу на відстань кілька міліметрів (лінійний розмір сторони МП) при швидкодії 100 мільярдів операцій на секунду стає порівнянним зі часом виконання однієї операції. Тому суперкомп'ютери створюються як високопаралельних багатопроцесорних обчислювальних систем (МПВС).