Инструменты пользователя

Инструменты сайта


examination:avs:question45

45.Вычислительные системы с динамической архитектурой

В конце 70-х годов НИЦ ЭВТ была начата научно-исследовательская работа по созданию оптимальных систем обработки информации на основе теоретических разработок В.А.Торгашева. Машины с динамической архитектурой – это класс параллельных мультипроцессорных ЭВМ, в основе которых лежит новый подход, основанный на теории динамических автомашинных сетей.


Суть разработки: В общем случае любые задачи могут быть представлены структурами. На каждом уровне абстракции существуют первичные, т.е. не структурированные объекты и отношения. Они определяются с помощью неформальных семантических описаний. В большинстве своем структуры соответствуют реальности, являются динамическими – измененными во времени в результате воздействия на структуры объектов входящих в их состав.


Решение задачи на ЭВМ обычно сводят к моделированию изменяющейся структуры объектных соответствий данной задаче. При этом из структуры выделяются объекты, объектам сопоставляют исходные данные. Отношения между объектами определяются чаще всего неявно с помощью алгоритмов или программ, которые задают преобразование исходных данных в результат.

Структура алгоритма обычно слабо связана со структурой объекта. Искусственное разделение задачи на данные и алгоритмы с одной стороны существенно усложняет подготовку задачи к решению.

В результате возникает задача отображения объекта на структуру вычислителя - это задача очень сложная.

Теория Торгашева

Каждому элементу моделируемой структуры сопоставлен конечный автомат. Из множества отношений, определенного над элементами структуры, выделяется конечное число типов первичных отношений.

И этим отношениям сопоставляются межавтоматные связи. В результате исходной структуре сопоставлена автоматная сеть и эта сеть является динамической. Таким образом, отдельные структурные элементы способны изменятся, преобразовывая саму структуру. Эта структура называется динамической автоматической сетью. Решение задачи на таком вычислителе сводятся к изменению структуры этого вычислителя. Решение задачи заканчивается тогда, когда в составе ДАК не остается элементов, изменяющих её структуру.

Такая ДАК и является результатом решения задачи.

Суть модели Торгашева

Вычислительный системы многомерного типа (потоковые и сетевые программируемые системы) могут иметь неограниченный параллелизм на уровне процессоров. У большинства систем имеется центральное устройство управления, которое обеспечивает настройку структуры, т.е. загрузку программ в отдельные процессоры и установку связей между ними. Это ограничивает надёжность системы в целом, динамику её перестройки тоже, что в свою очередь сужает область применения таких систем. В тех случаях, когда система не имеет центрального управляющего устройства (например, RPT системы, транскомпьютерные системы) возникает проблема распределённого динамического управления, и она в таких системах не имеет эффективного решения.

Главная отличительная черта машин с динамической архитектурой, т.е. сетевых динамических систем, является то, что в их основе лежит вычислительная модель, в которой само вычисление рассматривается как автотрансформация сети. В этом случае распределённое управление становится частным случаем вычисления.

Особенность архитектуры: в МДА в качестве основного элемента используется мультипроцессорная ЭВМ. Математическая память МДА является сетевой, в то время как в других системах линейная древовидная или ассоциативная.

Вместо статического или централизованного метода распределения ресурсов в МДА используется децентрализовано-динамический способ распределения, основанный на коммутативных автоматных сетях (КАС). Важно отметить, что сетевой характер носят не только программы в МДА, но и сами МДА тоже являются сетью с произвольной структурой.

Для организации межавтоматной связи КАС предусмотрено информационное поле. Управление распределено по элементам поля, которые называются коммутативными автоматами (КА). Автоматы ДАС, подключенные к полю называются операционными (ОА). Множество КА и ОА соединённых между собой образуют коммутационную автоматную сеть КАС. В отличие от ДАС структура КАС остаётся неизменной и структурные изменения ДАС осуществляются с помощью сетей , проходящих через КА.

Основное назначение КА – это установка и разрушение связей, а также передача информации по связям. Таким образом, в основе архитектуры ЭВМ, реализующих автоматные сети лежит принцип динамической перестройки программы. Отсюда и название машины с динамической архитектурой. Для представления задач в виде ДАС разработан внешний язык программирования РЯД.

Отличительными особенностями которого являются:

1. новая вычислительная модель ДАС

2. явное использование простых и структурных отношений

3. мощный аппарат ссылок включая кванторы “ ”, ссылки по образцу, структурные ссылки

4. представление в языке любых ресурсов системы: память, процессоры, модули и т.д., а также операции над ресурсами

В период с 82 по 85 гг. была создана первая отечественная вычислительная система с динамической архитектурой. Это была ЕС2704, она содержала 24 вычислительные модуля, 12 коммутационных модулей и 6 интерфейсных модулей. Все ЭВМ были разделены на группы по 4 модуля, каждая группа представляла собой кластер. Каждый кластер в структуре связан с одним КМ по двухбайтовому каналу и с двумя КМ по двум однобайтовым каналам. Каждый КМ соединён с 4-мя другими КМ, так, что длина пути, т.е. число КМ через которые проходит связь не превышает 3-х.

Вычислительный модуль ЕС2704 являлся 3-х процессорной ЭВМ и содержал управляющий, исполнительный и арифметический процессоры, ОП, сверх ОП и специализированные устройства, обеспечивающие ЭВМ между ВМ и КМ. Все три процессора ВМ в ЕС2704 работали одновременно. Проведённые испытания мультипроцессора ЕС2704 показали, что его производительность ≈ 2 млн.команд/сек. При этом очень высокая наработка на отказ. В мультипроцессоре ЕС2704 была использована ИС500, что не дало возможности вести дальнейшие разработки с применением указанной элементной базы.

examination/avs/question45.txt · Последние изменения: 2014/01/15 12:10 (внешнее изменение)