SUBPROCESORY
- subprocesory- rozčlenění procesoru na další procesory.
- subprocesor (podprocesor)- relativně samostatná část procesoru a vykonává určitý druh operace
- řazení subprocesorů- skalární
- superskalární
- Architekturu výstavby procesorových systémů pomocí subprocesorů a procesorů můžeme podle jejich vzájemných vazeb rozdělit na:- overlapping- přesahování
- pipelining- řetězení
- superpipelining- řetězení s 5ti a více stupni
- multiprocesory- paralelní soustavy procesorů
- array processors- procesorová pole neboli maticové procesory
- distribuované systémy
OVERLAPPING
- Principem je dokončování některých instrukcí v době vykonávání další instrukce
PIPELINING / SUPERPIPELINING
- Je to vlastně přesahování u procesorů skládajících se ze subprocesorů. Subprocesory pracují současně, každý však na jiné instrukci a v jiné fázi, přičemž výsledek si předávají pomocí společné speciální paměti.
- U víceprocesorových systémů mluvíme o vektorovém počítači. Jeden příkaz tedy počítač směruje současně do jednoho seznamu (vektoru) činností pro procesory navazující na sebe.
A
B
MULTIPROCESORY
- Multiprocesor je centrálně řízený systém s více procesory a se společnou hlavní pamětí a perifériemi. Proto se také nazývají multiprocesory se sdílenou pamětí. Typické pro multiprocesory je, že jsou soustředěny kolem jedné sběrnice, která je úzkým hrdlem systému. Multiprocesory jsou určeny na řešení společné úlohy. V obecném případě pro multiprocesory platí tyto zásady:- řeší jednu úlohu
- řízení celého systému zajišťuje jeden OS
- společná data jsou umístěna v hlavní operační paměti
- Zvýšení rychlosti zpracování informace není lineárně závislé na počtu procesorů, je vždy o něco nižší, neboť i u ideálního rozložení je zapotřebí se starat o systémové věci, zejména o arbiter sběrnic. Naopak cena s počtem použitých procesorů v systému narůstá rychleji než jeho výkon.
- Předností multiprocesorových systémů je zejména vysoká spolehlivost daná vzájemnou kontrolou, teprve druhořadou výhodou je zvětšení rychlosti (rozvržení úloh není rovnoměrné). Proto se multiprocesory sestavují s procesorů rozdílných funkcí - tzv. koprocesorů. Koprocesory, které jsou nezávisle programovatelné vytvářejí systém s vícenásobným tokem instrukcí a dat (podle Flynna MIMD- multiprocesory, (tj. program je rozdělen na malé úseky a ke každému jsou přidělena data a zaslána do samostatného procesoru), resp. MISD. Koprocesory, které nemohou mít samostatné programy vytváří s hlavním procesorem systém s jediným tokem instrukcí SISD nebo SIMD. SISD znamená, že procesor zpracuje na 1 takt jeden příkaz s jednou datovou hodnotou. SIMD pracuje obdobně, ale data jsou rozčleněna pro jednotlivé procesory.
- Paralelně postavené procesory mohou být propojeny lokální sběrnicí při sdílení společné paměti nebo systémovou sběrnicí (např. MULTIBUS). U počítačů často nazýváme tuto strukturu jako skalární.
- Architektura multiprocesorových systémů vyžaduje podstatné změny v operačních systémech.
- Multiprocesorové systémy dělíme na:
- Small-scale (malé)- mají 2 až 4 procesory (HP, Sun). Cena je okolo 10000 $ (1995)
- Medium-scale (střední)- mají 4 až 32 procesorů (AT&T, Sun)
- Large-scale (velké)- mají více než 32 procesorů (až několik tisíc)
- Multiprocesorové systémy se používají zejména v jaderné fyzice, předpovědi počasí, u velkých komerčních databází a systému pro podporu rozhodování. (Letenky, rezervace hotelů apod.)
ROZDĚLENÍ
- Podle způsobu spolupráce jednotlivých počítačů rozlišujeme:- Clustrové systémy
- Systémy MPP
- Systémy SMP
- NUMA systémy
- Clustrové systémy- jsou systémy několika CPU se svými vyrovnávacími pamětmi sdílející jednu soustavu disků.
- Systémy slouží pro:- převzetí funkce jednoho serveru druhým
- rozložení zátěže na více serverů.
- zapojení dále dělíme: - Stand-by-recovery- záložní stroj je pouze zapnutý a monitoruje činnost prvního stroje. Při výpadku přebírá automaticky jeho činnost. Pro přepínání disků slouží sdílená sběrnice SCSI. Nepracuje s disky s FAT tabulkou.
- On-line-recovery- kdy oba aktivně běží a při poruše je automaticky přepnuta soustava disků vadného serveru na dobrý. Pro vrácení do původní konfigurace se musí v obou případech oba servery resetovat
- SFTIII- druhý server je celý jako zrcadlo prvního, a při poruše přebírá funkci.
- MPP- představují další stupeň clusterů. Počítače mají oddělené diskové jednotky a jsou propojeny do celku rychlou sběrnicí. Potřebují optimální rozložení aplikací na jednotlivé uzly, aby se jeden počítač nepřetěžoval.
- SMP- Tyto systémy mají sdíleny jak diskové periferie tak i paměť využívanou pro rychlou komunikaci a synchronizaci.
- NUMA- architektura poskytuje každému procesoru lokální paměť, ke které má prioritní přístup, kdežto k pamětem ostatních procesorů má sice přístup, ale bez priorit. Při 4procesorových strojích s PentiiPro lze propojit celkem 64 takových strojů, tzn, 256 procesorů.
ARRAY PROCESSORS / MATICOVÉ PROCESORY
- Maticové pole subprocesorů je sestaveno ze stejných procesorů navzájem propojených mezi sebou a s centrálním řadičem (procesorem). Každý procesor pole je schopen vykonávat základní operace s daty uloženými v jeho vlastní paměti, ale data se mohou přesouvat mezi sousedy v matici. Vstupní data se zadávají jen do krajních procesorů, které jsou přímo napojeny na lokální nebo systémovou sběrnici. Řadič může poli předávat i shodné povely a data takže procesory mohou vykonávat tutéž operaci s daty na stejné adrese své paměti.
- Při velmi rozvětveném programu může klesnout výkonnost celého pole na výkon jednoho procesoru.
- transputery- speciální typ procesoru, který je propojen sériově
- Procesorové pole se odlišuje od paralelního zapojení procesorů, jak již bylo uvedeno, také tím, že každému procesoru je přidělena jeho vlastní paměť. Proto také procesorovým polem je paralelní zapojení multiprocesorů s pevně nebo programově přidělenými pamětmi.
DISTRIBUOVANÉ SYSTÉMY
- Tyto systémy obsahují více procesorů, ale relativně autonomních a obvykle rozptýlených po zařízení nebo zapojených do sítě, takže celkový systém nemá charakter jednoho počítače, ale sítě počítačů. Jedno z možných použití jsou databázové procesory.
FLYNNOVA KLASIFIKACE
Michael J. Flynn vytvořil jeden z prvních klasifikačních systémů pro paralelní i sekvenční počítače a
programy, známý jako Flynnova klasifikace. Flynn rozdělil počítače a programy podle toho, zda
zpracovávají jednu nebo více instrukcí naráz a dále zda instrukce používají jedna nebo více dat.
S (Single stream)- jeden proud pro všechny
M (Multiply)- každý procesor má svůj proud
I- Instruction
D- Data
SISD MISD SIMD
MIMD
2)Bezdrátové sítě - rádiové – rozdělení a jejich stručné charakteristiky, IEEE 802.
DĚLENÍ
1) fixní- jsou ty, kde jsou pevné (nemobilní) stanice a vysílače
2) mobilní- sítě, kde se dá stanice nebo vysílač pohybovat
VYUŽITÍ
- hotely, letiště
- připojovací pohyblivých zařízení
- propojení objektů
- alternativní (zálohovací) spojení k pevným linkám
- propojení zařízení na dálku (bez zásahu do obsluhy např. mýtné)
- WMAN, MAN, WWAN, WLAN
- mobilní sítě
- Rychlost přenosu do 54Mb/s u 802.11b
FREKVENCE
- GSM- 800, 900, 1800, 1900MHz
- 2,4GHz- bezlicenční pásmo
- 3,5 a 5GHz- licenční pásmo
- 8GHz- bezlicenční pásmo
- 10, 26, 28, 40GHz
- čím větší frekvence, tím širší pásmo → kvalitnější přenos, ale na kratší vzdálenost
- na vyšších frekvencích se vyžaduje přímá viditelnost
SPOJENÍ
1) laserové- vadí mu mlha
2) rádiové- vadí mu déšť
CELULÁRNÍ SYSTÉMY
- frekvence vysílačů se nesmí překrývat
- trunkový systém- funguje na principu přepínání packetů
- multiplex- mnohonásobný přenos frekvencí na jednom kanálu
- code division- kódování různým způsobem
- bezdrátové sítě jsou určeny normami 802.11x
- bezdrátovou síť tvoří:- Access Point- slouží k:- přenosu na další access point
- opakovač signálu
- přepínač na drátovou linku
- klientský adaptér:- karty do počítačů
- karty do notebooků
- USB 2.0 adaptéry
- Access point- obsahuje tzv. SSID- číslo pomocí kterého se můžu dostat do sítě
- není zde kvůli zabezpečení, je zde kvůli autentizaci
- v jedné síti může být více access pointů
- WEP- šifrování pro bezdrátové sítě
- hotspot- veřejně přístupný bod do dané sítě
IEEE 802
IEEE 802 (Institute of Electrical and Electrical and Enginerers)
- standarty, které se mají dodržovat (je nutné je dodržovat)
- týkají se fyzické, linkové a síťové vrstvy
- linková vrstva má 2 části:- MAC (Medium Access Kontrol)- řídí přístup k fyzické vrstvě
- LLC (Local Link Kontrol)- řídí spojení
- IEEE 802.*- zápis normy
- druhy:- 802.1- standard pro řízení přístupu k síti povolující nebo zakazující jednotlivé porty (zásuvky) například na switchi
- 802.1p- norma, která určuje prioritu při posílání dat
- 802.3- norma pro protokol ethernet
- standart specifikuje ethernet jako lokální počítačovou síť, která spojuje jednotlivé počítače prostřednictvím společně využívaného komunikačního média
- Každý počítač v síti pracuje samostatně, nezávisle na ostatních (neexistuje centrální prvek).
- používá kolizní přístupovou metodu CSMA/CD
- 802.3a- standart pro hvězdicovou topologii (10 BASE 5)
- 802.3af- definuje specifikace pro přenos elektrické energie přes standardní ethernetovou kabeláž
- 802.5- norma pro protokol tokenring
- 802.6- standart pro metropolitní sítě
- 802.7-standart pro širokopásmové sítě
- 802.11- vznik 1997, standart upravující pravidla a technické parametry pro lokální bezdrátové sítě
- obsahuje definici pro přenos v infračerveném pásmu 2,4GHz
- maximální přenosová rychlost dle tohoto standartu je 2Mb/s
- 802.11a- poskytuje přenosovou rychlost až 54Mb/s, pracuje však v licencovaném pásmu 5GHz
- 802.11b- poskytuje přenosovou rychlost až 11Mb/s v bezlicenčním pásmu 2,4GHz
- 802.11c- norma řeší práci komunikačních mostů (bridges) v rámci podvrstvy MAC
- 802.11e- doplňuje podporu pro kvalitu služeb (podpora přenostu hasu, obrazu,…)
- 802.11g- nabízí přenosovou rychlost až 54Mb/s v pásmu 2,4Ghz
- 802.11h- vylepšení normy 802.11a- vylepšení spočívá pro zamezení vzájemného rušení mezi systémy pracujícímy v pásmu 5GHz
- v případě hrozícího rušení norma volí jiný vysílací kanál nebo omezí vysílací výkon
- 802.11n- zatím je ve vývoji (předpokládané spuštění 2007)
- bude umožňovat: použití více antén, přenosová rychlost až 100Mb/s, vyšší dosah se zachováním co největší rychlosti, zvětší odolnost proti rušení
- 802.15- norma pro Bluetooth
- 802.16 a 802.17- zabývá se širokopásmovým signálem
- podpora pro fixní sítě
- pro topologie MASH
- ANSI- americké normy
- RFC- rádiové normy
Žádné komentáře:
Okomentovat