Архитектура вычислительных систем

 

Исходные данные:

A=1024

B=40

 

Решение:

Вычисляем пропускную способность канала в сутки (в битах):

D=1024*60*60*24= 88 473 600 000 (Бит/сутки)

Вычисляем размер страницы в битах:

S=B*8*1024= 327 680 (бит)

Кроме страниц, в канале также передаются запросы, по 1-му запросу на 1 страницу. По условию запрос равен 1 Кбайту или 8192 бит.

Рассчитаем оптимистичную оценку числа обслуженных запросов Q:

Q =S/(D+ 8192)= 88 472 600 000 /327 680 =263 414.

Ответ: сервер за сутки может обработать не более 263 414 страниц.

 

Задача2.

Сервер для Web-портала из предыдущей задачи в среднем тратит на обработку каждого запроса одну секунду. Что в таком случае будет ограничивать оптимистическую оценку числа запросов - пропускная способность канала передачи данных или производительнсть самой ВС, на которой развернут портал?

 

Решение:

Сервер для Web-портала может обработать 86 400 запросов в сутки. По каналу передачи данных можно передать 263 414 запросов. Следовательно, узким местом будет производительность сервера.

 

Глава 7. Технология распределенной обработки данных.

8. Какие бывают схемы построения  распределенных систем?

Схемы построения распределенных систем делятся на:

 

1) иерархические;

Иерархическая схема имеет древовидный вид. Вся сеть делится на несколько уровней (ярусов), работа с которыми производится по отдельности. Узлы каждого уровня в такой схеме различаются по масштабу вычислительных и архивных ресурсов, имеют разные роли и реализуют различный набор функций.

Достоинства иерархической схемы:

• облегчает постановку задач при проектировании, поскольку каждый отдельный уровень можно реализовать в соответствии со специфическими требованиями определенной области охвата.
• При иерархическом построении сети различного рода изменения реализовать гораздо проще, поскольку, как правило, они затрагивают лишь часть системы Это обстоятельство значительно упрощает наращивание иерархических сетей: оно реализуется добавлением новой сетевой области к существующему уровню или следующего уровня без необходимости перекройки всей структуры.

Недостатки:

• Выход из строя узла верхнего уровня приводит к остановке работы всей системы
• Необходима повышенная пропускная способность каналов верхнего уровня, по которым проходит большой поток информации
• Обмен между двумя крайними машинами одного уровня затруднен

 

2) реализованные на основе равнозначных  узлов;

Такие распределенные ВС делятся на однородные и неоднородные.

Узлы в неоднородной схеме имеют различающийся набор функций. Они могут, например, обрабатывать различные виды данных или управлять различным оборудованием .

Узлы в однородной схеме - равноправные элементы, реализующие одинаковый набор функций. Они могут соединяться друг с другом с помощью различных видов соединения (топологий), например:

Общая шина - предполагает использование одного кабеля (шина или магистраль), к которому подключаются все узлы системы.

Достоинства такой схемы: 

• Дешевизна (требуется меньшее количество оборудования);
• Простота настройки;
• Выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети.

Недостатки:

• Неполадки в сети полностью блокируют работу всей сети;
• Имеет ограничения в плане расширяемости -  добавлением новых рабочих станций падает производительность сети.

 

Звезда - взаимодействие узлов осуществляется через центральный коммутатор. Такая схема отличается простотой, но проигрывает по производительности и отказоустойчивости (основная нагрузка по передаче сообщений сосредоточена в одном месте – центральном коммутаторе).

Кольцо - каждый узел соединен линиями связи только с двумя другими. Такая топология более удачна с точки зрения отказоустойчивости, но время передачи сообщений в ней растет пропорционально числу закольцованных процессоров

Решетка - отличается регулярностью. Ее диаметр увеличивается пропорционально корню квадратному из числа узлов, поэтому она применима для построения систем большого размера

Куб и гиперкуб - широко применяется в вычислительных системах параллельного действия. Ее диаметр равен размерности гиперкуба, что обеспечивает быструю передачу сообщений. Однако, с увеличением размерности коэффициенты разветвления вершин и число каналов растут, усложняя аппаратуру сети межсоединений, а значит повышая стоимость вычислительной системы

Узловая связь (полное межсоединение) - каждый узел в которой непосредственно связан с каждым из других узлов. Эта топология характеризуется минимальным диаметром и очень высокой отказоустойчивостью. Однако, она требует реализации чрезвычайно большого числа каналов (в случае систем больших размеров), что на практике оказывается неприемлемым

 

3) составные схемы построения  распределенных систем 

Составные (комбинированные, гибридные) системы могут состоять из комбинации подсистем различных типов.

Например, в иерархической системе узлы нижнего уровня представляют собой подсистемы типа «общая шина»

 

Глава 8. Развитие архитектур, ориентированных на языковые средства и среду программирования.

8. Какие имеются примеры влияния  программного обеспечения на  архитектуры CISC и RISC микропроцессоров?

В RISC микропроцессорах влияние программного обеспечения на архитектуру проявилось, например, в организации регистровой памяти.

В CISC микропроцессоре Intel 80386 требования разработчиков операционных систем отразились на реализации аппаратной поддержки страничной виртуальной памяти. Для поддержки языковых средств высокого уровня было добавлено несколько команд, в частности команды enter (создание фрейма в стеке для параметров процедуры языка высокого уровня), leave (удаление фрейма в стеке), bound (проверка на выход за границы массива).