ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
— взаимосвязанная совокупность средств вычислительной техники, включающая не менее двух основных процессоров либо вычислительных машин (ВМ), из которых роль основного процессора выполняет хотя бы одна. Основным процессором наз. составную часть ВМ, которая выполняет вычисления, предусматриваемые алгоритмами решаемых задач; в отличие от него вспомогательный процессор предназначен для обработки информации, не предусматриваемой этими алгоритмами (напр., связанной с организацией вычисл. процесса), а, возможно, и для неосновных вычислений, предусмотренных программами (напр., для редактирования результатов вычислений). Как и осн. процессор, вспомогательный также может быть частью машины либо отдельной машиной, но в последнем случае соответствующее его сопряжение с одним осн. процессором является достаточным для того, чтобы эта совокупность наз. В. с. Если ранее вспомогательную обработку информации большей частью выполняли осн. процессоры, то теперь явно проявляется тенденция к созданию спец. вспомогательных процессоров (для повышения общей производительности) В. с.
Создание В. с. связано с необходимостью преодолевать возникающую несбалансированность между однопроцессорной ВМ и требуемыми характеристиками вычисл. процесса по входным и выходным потокам информации. К осн. преимуществам В. с. по сравнению с однопроцессорными ВМ относят: увеличение быстродействия при распараллеливании алгоритма решения и выполнения различных его ветвей на отдельных процессорах (реализация мультипроцессорного режима), увеличение эффективности использования оборудования при многопрограммной обработке информации, возможность получения высокой «живучести» системы путем дублирования работы процессоров («горячего резервирования»), применение общей для всей В. с. библиотеки стандартных подпрограмм и программ и др. Указанные достоинства В. с. в значительной степени объясняются возможностью работы всех процессоров с общей памятью. В. с. классифицируют по конструкции и составу осн. процессоров, по типам связей и назначению.
По конструкции В. с. делятся на разделимые и неразделимые. Разделимые В. с. состоят из нескольких ВМ (выполняющих ф-ции осн. и вспомогательных процессоров), каждая из которых в отдельности может работать самостоятельно. Неразделимые В. с. (наз. иногда мультипроцессорными ВМ) состоят из процессоров, каждый из которых может выполнять свои ф-ции только в составе В.
подобные системы обычно разрабатывают как единое целое и строят на одной элементной базе.
По составу основных процессоров В. с. разделяются на однородные и разнородные. При этом однородные В. с. характеризуются идентичностью всех входящих в них осн. процессоров (либо ВМ, выполняющих те же ф-ции), а разнородные В. с. - различием осн. процессоров (либо ВМ).
Указанные два признака классификации позволяют выделить четыре осн. типа В. с.: 1) однородные неразделимые В. с.; 2) однородные разделимые В. с., или однородные комплексы; 3) разнородные неразделимые В. с.; 4) разнородные разделимые В. с., или разнородные комплексы.
К однородным неразделимым В. с. относят систему «11Нас-4» (США), в которой наряду с одинаковыми осн. процессорами, объединенными особым образом, имеются и вспомогательные процессоры управления и ВМ «В-6500», которая управляет работой всей системы в целом, т. е. выполняет ф-цию вспомогательного процессора. К однородным комплексам относят В. с. «Минск-222», построенную на основе серийных ВМ «Минск-2/22», выполняющих ф-ции осн. и вспомогательных процессоров.
Широкое распространение получают разнородные комплексы, строящиеся также из серийно выпускаемых ВМ и неразделимых ВС. Так, напр., комплекс В. с., построенный и реализуемый фирмой «Форд мотор компани» (США), объединяет две 4-процессорные однородные неразделимые В. с. «Philco-2000-212», ВМ «GE-235» и др. Комплексы (однородные и разнородные) могут быть расположены по различным уровням в зависимости от степени обобществления устройств ввода — вывода данных ЦВМ, внешней, промежуточной и оперативной памяти, а также в зависимости от того, сохранена или нарушена функциональная целостность входящих в их состав ВМ. В последнем случае В. с. представляют собой уже не комплекс, а качественно иную форму организации систем — неразделимые В. с. Можно ожидать, что среди машин 4-го поколения именно разнородные (функционально) неразделимые В. с. займут ведущее место.
Разнородные неразделимые В. с. и комплексы, в соответствии с функциональной ориентацией объединяемых в них ВМ (либо процессоров), могут быть разделены на следующие группы: 1) В. с. с процессорами (ВМ), ориентированными
на решение задач различных классов (напр., задач информационного поиска, вычисл. задач и др.); 2) В. с. с процессорами (ВМ), ориентированными на различные режимы работы (диалога режим, режим пакетной обработки); 3) В. с., объединяющие процессоры (ВМ), ориентированные по обоим указанным выше признакам. Первый признак заключается в том, что любая, даже универсальная, ВМ (как и процессор) является лучшим образом ориентированной для решения задач какого-либо определенного класса — более или менее широкого в зависимости от ее структуры и программного обеспечения.
Классификация вычислительных систем.
В В. с. эту особенность можно хорошо использовать и для ускорения счета сложных задач путем распараллеливания их алгоритмов по отдельным машинам в соответствии с функциональными особенностями каждой из ВМ (каждого процессора). Второй признак указывает на то, что объединяемые ВМ (процессоры) в общем вычисл. процессе ориентированы уже только на различные режимы работы, напр., режим диалога, осуществляемый при выборе численного метода решения задачи, уточнении алгоритма решения и отладке программы, и решим решения задач по готовым программам (напр., пакетная обработка). Подобную детализацию можно провести и для классов однородных В. с., но в них функциональную ориентацию ВМ (процессоров) можно проводить лишь с помощью внешнего матем. обеспечения (т. н. программная специализация).
По типам связей В. с. делят на 3 группы: 1) В. с. с непосредственно информационно связанными ВМ (процессорами), когда компоненты системы обмениваются лишь программами, исходными и промежуточными данными; 2) В. с. с ВМ (процессорами), связанными только по управлению; 3) В. с., имеющие связи обоих указанных типов. 1-я и 3-я группы В. с. в свою очередь подразделяются на ориентированные (если каждая ВМ либо процессор может только принимать или только передавать информацию), неориентированные (если каждая ВМ либо процессор системы может и передавать, и принимать информацию) и частично-ориентированные В. с. (при наличии в системе ориентированных и неориентированных подсистем). 2-я и 3-я группы В. с. подразделяются на направленные (с централизованным управлением) и ненаправленные (децентрализованные) В. с.
По назначению В. с. делят на специализированные, которые предназначены для решения определенного класса задач, и универсальные, которые предназначены для решения более широкого круга задач (универсальная В. с. может включать в себя в качестве подсистемы специализированную В. с.).
Следует ожидать, что в дальнейшем развитие вычислительной техники пойдет не только по пути совершенствования и создания ВМ малой и средней мощности, но и по пути создания многопроцессорных В. с. (а не больших однопроцессорных ВМ).
Лит.: Евреинов Э. В., Косарев Ю. Г. Однородные универсальные вычислительные системы высокой производительности. Новосибирск, 1966 [библиогр. с. 295-ЗОЗЗ; Вычислительные системы, в. 23. Новосибирск, 1966; Поспелов Д. А., Эйвазов А. Р. Децентрализованные вычислительные системы. «Известия АН СССР. Техническая кибернетика», 1968, № 5; Рабинович 3. Л. Некоторые методологические вопросы теории комплексов вычислительных средств. В кн.: Вычислительные системы. Труды I Всесоюзной конференции по вычислительным системам, в. 1. Новосибирск, 1968; Глушков В. М, [и др.З. Некоторые основные направления развития цифровой вычислительной техники. М., 1970 [библиогр. с.
—94]; Мультипроцессорные вычислительные системы. М., 1971 [библиогр. с. 313—3183; Поспелов Д. А. Введение в теорию вычислительных систем. М., 1972 [библиогр. с. 258—2743. В. И. Брановицкий, 3. Л. Рабинович.