Презентация - Многопроцессорные системы и сети

Многопроцессорные системы и сети
Развитие архитектуры вычислительных систем. Организация локальных сетей. Организация глобальных сетей.

Система основных понятий
Архитектура параллельных вычислительных систем Архитектура параллельных вычислительных систем Архитектура параллельных вычислительных систем Архитектура параллельных вычислительных систем
Цель поиска новых принципов архитектуры - Цель поиска новых принципов архитектуры - Цель поиска новых принципов архитектуры - Цель поиска новых принципов архитектуры -
Ведущий принцип: Ведущий принцип: Ведущий принцип: Ведущий принцип:
Ведущие направления развития архитектуры: Ведущие направления развития архитектуры: Ведущие направления развития архитектуры: Ведущие направления развития архитектуры:
Техническое решение: Программное решение: Техническое решение: Программное решение:

Архитектура ЭВМ и ПК

Зачем нужны сверхбыстрые компьютеры?
Математические расчеты, лежащие в основе реализации математических моделей многих процессов (прогноз погоды, решение аэрокосмических задач, инженерных, оборонных и т.д.) Поиск информации в гигантских БД, достигающих несколько терабайтов (1 терабайт = 1024 Гб) Моделирование интеллекта.

Система основных понятий
Архитектура параллельных вычислительных систем Архитектура параллельных вычислительных систем Архитектура параллельных вычислительных систем Архитектура параллельных вычислительных систем
Цель поиска новых принципов архитектуры - - Цель поиска новых принципов архитектуры - - Цель поиска новых принципов архитектуры - - Цель поиска новых принципов архитектуры - -

Ведущий принцип: Ведущий принцип: Ведущий принцип: Ведущий принцип:
Ведущие направления развития архитектуры: Ведущие направления развития архитектуры: Ведущие направления развития архитектуры: Ведущие направления развития архитектуры:
Техническое решение: Программное решение: Техническое решение: Программное решение:
повышение производительности
компьютеров для решения классов задач, требующих высокопроизводительных вычислений
математическое моделирование
работа с терабайтовыми БД
моделирование интеллекта

Как можно ускорить работу компьютера?
Объединить числа в пары – по 2 на каждого ученика (распределили 50 чисел) Дать команду «Складывай!» (каждый складывает свои числа) Дать команду «Записывай!» (каждый записывает мелом на доске результат) Повторить пункты 1-3 с числами (a51…a100). На доске 50 чисел – результаты парных сложений. Объединить в пары оставшиеся числа и повторить пункты 2-4, пока не останется одно число.
да
нет

Система основных понятий
Архитектура параллельных вычислительных систем Архитектура параллельных вычислительных систем Архитектура параллельных вычислительных систем Архитектура параллельных вычислительных систем
Цель поиска новых принципов архитектуры - - Цель поиска новых принципов архитектуры - - Цель поиска новых принципов архитектуры - - Цель поиска новых принципов архитектуры - -

Ведущий принцип: Ведущий принцип: Ведущий принцип: Ведущий принцип:
Ведущие направления развития архитектуры: Ведущие направления развития архитектуры: Ведущие направления развития архитектуры: Ведущие направления развития архитектуры:
Техническое решение: Программное решение: Техническое решение: Программное решение:
повышение производительности
компьютеров для решения классов задач, требующих высокопроизводительных вычислений
математическое моделирование
работа с терабайтовыми БД
моделирование интеллекта
отказ от последовательности выполнения операций

Распараллеливание вычислений
Что нужно изменить в устройстве компьютера, чтобы он смог так работать?
Вычисления ускоряются в 25 раз!

Проблема!
При реализации команды «Записывай!» произойдет одновременное обращение 25 процессоров к системной шине для пересылки результатов сложения в ОЗУ. Одна шина может пересылать числа в память по одному, т.е. нужно организовать очередь на передачу чисел, что значительно замедлит производительность.

Параллельные вычислительные системы процессы обработки данных, в которых одновременно могут выполняться несколько машинных операций
Мультипроцессорные
Реализуются в одном компьютере; Независимая работа отдельных устройств (процессоры, блоки памяти, шины и т.д.); Разный способ доступа к общей памяти: равный доступ, деление памяти на разделы.
Мультикомпьютерные
Несколько компьютеров, связанных в локальную сеть и объединенных специальным ПО, реализующим параллельный вычислительный процесс; Многомашинные вычислительные комплексы.
суперкомпьютеры семейства Cray

Система основных понятий
Архитектура параллельных вычислительных систем Архитектура параллельных вычислительных систем Архитектура параллельных вычислительных систем Архитектура параллельных вычислительных систем
Цель поиска новых принципов архитектуры - - Цель поиска новых принципов архитектуры - - Цель поиска новых принципов архитектуры - - Цель поиска новых принципов архитектуры - -

Ведущий принцип: Ведущий принцип: Ведущий принцип: Ведущий принцип:
Ведущие направления развития архитектуры: Ведущие направления развития архитектуры: Ведущие направления развития архитектуры: Ведущие направления развития архитектуры:
Техническое решение: Программное решение: Техническое решение: Программное решение:
повышение производительности
компьютеров для решения классов задач, требующих высокопроизводительных вычислений
математическое моделирование
мультипроцессорные системы: несколько МП и иных однотипных устройств в составе ВК, имеющего общую память
моделирование интеллекта
отказ от последовательности выполнения операций
работа с терабайтовыми БД
параллельные вычисления: выделение в программе нескольких одновременно выполняемых действий (распараллеливание)
мультикомпьютерные системы (кластеры): объединение нескольких ПК в ЛВС для решения одной задачи
параллельное выполнение однотипных программ

Организация локальных сетей

Система основных понятий
Организация локальных сетей Организация локальных сетей Организация локальных сетей Организация локальных сетей
Локальная сеть - Локальная сеть - Локальная сеть - Локальная сеть -
Устройства, входящие в локальную сеть, и их функции: Устройства, входящие в локальную сеть, и их функции: Устройства, входящие в локальную сеть, и их функции: Устройства, входящие в локальную сеть, и их функции:
Конфигурации локальных сетей: Конфигурации локальных сетей: Конфигурации локальных сетей: Конфигурации локальных сетей:
Основные функции сетевой ОС: Основные функции сетевой ОС: Основные функции сетевой ОС: Основные функции сетевой ОС:

Локальная компьютерная сеть
объединение нескольких компьютеров, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга (в пределах одного здания) для совместного решения информационных, вычислительных, учебных и других задач

Система основных понятий
Организация локальных сетей Организация локальных сетей Организация локальных сетей Организация локальных сетей
Локальная сеть - Локальная сеть - Локальная сеть - Локальная сеть -
Устройства, входящие в локальную сеть, и их функции: Устройства, входящие в локальную сеть, и их функции: Устройства, входящие в локальную сеть, и их функции: Устройства, входящие в локальную сеть, и их функции:
Конфигурации локальных сетей: Конфигурации локальных сетей: Конфигурации локальных сетей: Конфигурации локальных сетей:
Основные функции сетевой ОС: Основные функции сетевой ОС: Основные функции сетевой ОС: Основные функции сетевой ОС:
объединение нескольких компьютеров, расположенных
недалеко друг от друга, для совместной работы

Назначение локальных сетей
Обеспечение большой надежности при управлении ответственным процессом в режиме реального времени; Одновременное решение задач множества пользователей; Совместное использование аппаратных и программных средств (файлы, БД, аппаратные ресурсы).
XVI Всероссийская олимпиада школьников по информатике; г. Тверь
спутник Thuraya 1
ЛВС в офисе или на предприятии

Аппаратные средства ЛВС
КОМПЬЮТЕРЫ

Система основных понятий
Организация локальных сетей Организация локальных сетей Организация локальных сетей Организация локальных сетей
Локальная сеть - Локальная сеть - Локальная сеть - Локальная сеть -
Устройства, входящие в локальную сеть, и их функции: Устройства, входящие в локальную сеть, и их функции: Устройства, входящие в локальную сеть, и их функции: Устройства, входящие в локальную сеть, и их функции:

Конфигурации локальных сетей: Конфигурации локальных сетей: Конфигурации локальных сетей: Конфигурации локальных сетей:
Основные функции сетевой ОС: Основные функции сетевой ОС: Основные функции сетевой ОС: Основные функции сетевой ОС:
объединение нескольких компьютеров, расположенных
недалеко друг от друга, для совместной работы
Сервер – компьютер, обслуживающий РС
Рабочие станции – компьютеры, решающие прикладные задачи обработки информации

Аппаратные средства ЛВС
СЕТЕВАЯ ПЛАТА
КАНАЛЫ СВЯЗИ

Система основных понятий
Организация локальных сетей Организация локальных сетей Организация локальных сетей Организация локальных сетей
Локальная сеть - Локальная сеть - Локальная сеть - Локальная сеть -
Устройства, входящие в локальную сеть, и их функции: Устройства, входящие в локальную сеть, и их функции: Устройства, входящие в локальную сеть, и их функции: Устройства, входящие в локальную сеть, и их функции:

Конфигурации локальных сетей: Конфигурации локальных сетей: Конфигурации локальных сетей: Конфигурации локальных сетей:
Основные функции сетевой ОС: Основные функции сетевой ОС: Основные функции сетевой ОС: Основные функции сетевой ОС:
объединение нескольких компьютеров, расположенных
недалеко друг от друга, для совместной работы
Сервер – компьютер, обслуживающий РС
Рабочие станции – компьютеры, решающие прикладные задачи обработки информации
Каналы связи: витая пара, волоконно-оптический кабель, беспроводная связь

Аппаратные средства ЛВС
УСТРОЙСТВА, ПОДДЕРЖИВАЮЩИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ СЕТИ

Система основных понятий
Организация локальных сетей Организация локальных сетей Организация локальных сетей Организация локальных сетей
Локальная сеть - Локальная сеть - Локальная сеть - Локальная сеть -
Устройства, входящие в локальную сеть, и их функции: Устройства, входящие в локальную сеть, и их функции: Устройства, входящие в локальную сеть, и их функции: Устройства, входящие в локальную сеть, и их функции:

Конфигурации локальных сетей: Конфигурации локальных сетей: Конфигурации локальных сетей: Конфигурации локальных сетей:
Основные функции сетевой ОС: Основные функции сетевой ОС: Основные функции сетевой ОС: Основные функции сетевой ОС:
объединение нескольких компьютеров, расположенных
недалеко друг от друга, для совместной работы
Сервер – компьютер, обслуживающий РС
Рабочие станции – компьютеры, решающие прикладные задачи обработки информации
Каналы связи: витая пара, волоконно-оптический кабель, беспроводная связь
Дополнительные: сетевые платы, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы

Топологии сетей

Система основных понятий
Организация локальных сетей Организация локальных сетей Организация локальных сетей Организация локальных сетей
Локальная сеть - Локальная сеть - Локальная сеть - Локальная сеть -
Устройства, входящие в локальную сеть, и их функции: Устройства, входящие в локальную сеть, и их функции: Устройства, входящие в локальную сеть, и их функции: Устройства, входящие в локальную сеть, и их функции:

Конфигурации локальных сетей: Конфигурации локальных сетей: Конфигурации локальных сетей: Конфигурации локальных сетей:
Основные функции сетевой ОС: Основные функции сетевой ОС: Основные функции сетевой ОС: Основные функции сетевой ОС:
объединение нескольких компьютеров, расположенных
недалеко друг от друга, для совместной работы
Сервер – компьютер, обслуживающий РС
Рабочие станции – компьютеры, решающие прикладные задачи обработки информации
Каналы связи: витая пара, волоконно-оптический кабель, беспроводная связь
Дополнительные: сетевые платы, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы
Кольцевая
Радиальная («звезда»)
Шинная
Древовидная

Организация передачи данных в сети

Система основных понятий
Организация локальных сетей Организация локальных сетей Организация локальных сетей Организация локальных сетей
Локальная сеть - Локальная сеть - Локальная сеть - Локальная сеть -
Устройства, входящие в локальную сеть, и их функции: Устройства, входящие в локальную сеть, и их функции: Устройства, входящие в локальную сеть, и их функции: Устройства, входящие в локальную сеть, и их функции:

Конфигурации локальных сетей: Конфигурации локальных сетей: Конфигурации локальных сетей: Конфигурации локальных сетей:
Основные функции сетевой ОС: Основные функции сетевой ОС: Основные функции сетевой ОС: Основные функции сетевой ОС:
объединение нескольких компьютеров, расположенных
недалеко друг от друга, для совместной работы
Сервер – компьютер, обслуживающий РС
Рабочие станции – компьютеры, решающие прикладные задачи обработки информации
Каналы связи: витая пара, волоконно-оптический кабель, беспроводная связь
Дополнительные: сетевые платы, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы
Кольцевая
Радиальная («звезда»)
Шинная
Древовидная
Поддержка обмена информацией между рабочими станциями
Защита программ и данных
Совместное использование аппаратных ресурсов

Домашнее задание
Самостоятельно изучить тему «Организация глобальных сетей». Учебник «Информатика. 10 класс», автор И.Г. Семакин: & 2.1. - 2.3. (стр. 37 – 47). Заполнить таблицу «Организация глобальных сетей». Читать конспект. Подготовиться к тесту по теме «Многопроцессорные системы и сети». Рассматриваемые вопросы указаны в ИЛ.

Компьютеры в ЛВС
Рабочие станции
СЕРВЕР – выделенный в сети компьютер, выполняющий функции обслуживания рабочих станций:
файл-серверы; серверы баз данных; факс-серверы и др.

Сетевой кабель в ЛВС
Коаксикальный кабель Витая пара Волоконно-оптический Беспроводная связь

Сетевые устройства в ЛВС на витой паре
Концентратор (hub) Коммутатор (switсh) Маршрутизатор (router)

Концентратор (устройство, объединяющее несколько (от 5 до 48) ветвец звездообразной сети и передающее информационные пакеты во все ветви сети одинаково)

Коммутатор (обеспечивает передачу пакетов в заданные ветви)

Маршрутизатор (устройство, выполняющее пересылку данных между двумя сетями, в т.ч. между локальными и глобальными)