基本介紹
- 中文名：訊息傳遞多計算機系統
- 外文名：Message transfer multicomputer system
- 學科：作業系統
- 定義：訊息傳遞方式進行相互通信
- 特點：鬆散耦合
- 有關術語：並行處理系統
簡介,群機系統,並行處理系統,網路技術,訊息傳遞模型,
簡介
訊息傳遞多計算機系統主要是利用訊息傳遞方式實現各節點間的通信的松耦耦合多處理機系統。訊息傳遞多計算機系統適於運行非常大的並行程式，其通用性不如緊密耦合的多處理機系統。它的主要優點是可擴展性強，能連線幾千台甚至更多台計算機以構成大規模並行處理系統，性能價格比高，其缺點是編程較困難，軟體工具有待進一步開發。網路技術的進步使得松耦合系統的通信瓶頸逐步得到緩解。網路傳輸速度的提高，有效地提高了應用程式間的通信頻寬。較常見的訊息傳遞多計算機系統是群機系統。
群機系統
群級系統是利用高速通信網路將一組工作站、伺服器、小型機甚至巨型機或MPP系統連線起來，在並行程式設計及可視化人機互動集成環境(如PVM、EX-PRESS等)支持下，統一調度，協調處理，實現高效並行處理的系統。從結構和節點間的通信方式來看，群機系統也屬於分散式存儲系統，主要利用訊息傳遞方式實現各個處理機的通信。已實現和正在研究中的群機系統大多採用現有商用工作站/PC和通用LAN網路，而且大多數群機系統的並行編程環境也建立在一般的UNIX 作業系統之上，這樣系統開發的重點在通信和並行編程環境上，既不用重新研製計算機節點，又不用重新設計作業系統和編譯系統，可以縮短開發周期、減少系統的開發與維護費用，還可以利用最新的微處理器技術，使得節點機性能保持與處理器發展的同步，而且節點機系統管理相對容易，可靠性高。群機系統擴展容易，對大多數中、粗粒度的並行套用都有較高的效率，而價格相對於傳統巨型機或 MPP 系統的價格要低。 但與MPP系統相比，主要的缺點是：群機系統的通信延遲大，並行處理的粒度大 。
並行處理系統
並行處理系統利用多個功能部件或多個處理機同時工作來提高系統性能或可靠性的計算機系統。任何一個計算機系統都包含某種程度的並行性，但如果只具有硬體基本操作的並行性，如一個數據的所有位同時傳送，許多門電路同時工作等，不能認為是並行處理系統。並行處理系統至少應包含指令級或指令級以上的並行。20世紀70年代的流水線向量計算機在當時被認為是典型的並行處理系統，但後來用基於流水線技術的 RISC(精簡指令集計算機)處理器構成的單機工作站，即使帶不少外部設備和終端，一般也不認為是並行處理系統。所謂並行處理系統主要是指並行計算機系統或多處理機系統。並行處理系統可以在4 個級別上實現並行處理：指令內部、指令之間、任務或過程(程式段) 之間和作業或程式之間。採用多個功能單元並行實現一條指令中的不同操作屬於指令內部並行，超長指令字( VLIW) 計算機是實現指令內部並行的典型例子。同一時間執行兩條以上指令稱為指令間並行，超標量計算機中有多條指令流水線，這是指令間並行的實例。一個程式往往可以分解成多個任務、子程式或過程，同一程式內多個任務或過程可以在一個系統的不同處理機中同時運行，以縮短計算時間 ，稱為任務級並行。多個作業或大型計算問題的多個獨立的程式，在並行處理系統的不同的處理機或計算機中同時運行，以提高系統的吞吐量或有效地利用系統資源，稱為作業級並行。並行處理系統的研究與發展涉及計算理論、算法、計算機體系結構、硬體、軟體 (包括作業系統、編譯、編程環境與程式語言等)以及性能評價等方面。並行處理系統與分散式處理系統有密切關係，隨著數字通信技術的不斷發展，兩者的界限越來越模糊。從廣義上講，分散式處理也可以認為是一種並行處理形式。
網路技術
網路技術是指採取一定的通信協定,將分布在不同地點上的多個獨立計算機系統,通過互聯通道(即通信線路)連線在一起,從而實現數據和服務共享的計算機技術,是現代計算機技術與通信技術相結合的產物。網路技術是從1990年代中期發展起來的新技術，它把網際網路上分散的資源融為有機整體，實現資源的全面共享和有機協作，使人們能夠透明地使用資源的整體能力並按需獲取信息。資源包括高性能計算機、存儲資源、數據資源、信息資源、知識資源、專家資源、大型資料庫、網路、感測器等。當前的網際網路只限於信息共享，網路則被認為是網際網路發展的第三階段。網路可以構造地區性的網路、企事業內部網路、區域網路網路，甚至家庭網路和個人網路。網路的根本特徵並不一定是它的規模，而是資源共享，消除資源孤島。網路技術具有很大的套用潛力，能同時調動數百萬台計算機完成某一個計算任務，能匯集數千科學家之力共同完成同一項科學試驗，還可以讓分布在各地的人們在虛擬環境中實現面對面交流。網路的關鍵技術有網路結點、寬頻網路系統、資源管理和任務調度工具、套用層的可視化工具。網路結點是網路計算資源的提供者，包括高端伺服器、集群系統、MPP系統大型存儲設備、資料庫等。寬頻網路系統是在網路計算環境中，提供高性能通信的必要手段。資源管理和任務調度工具用來解決資源的描述、組織和管理等關鍵問題。任務調度工具根據當前系統的負載情況，對系統內的任務進行動態調度，提高系統的運行效率。網路計算主要是科學計算，它往往伴隨著大量數據。
訊息傳遞模型
訊息傳遞模型：程式中不同進程之間通過顯式方法(如函式調用、運算符等)傳遞訊息來相互通信，實現進程之間的數據交換、同步控制等。訊息包括指令、數據、同步信號等。因此，程式設計師不僅要關心程式中可並行成分的劃分，而且還需關心進程間的數據交換。訊息的傳送、接收處理將增加並行程式開發的複雜度。但是它適用於多種並行系統，如多處理機、可擴展機群系統等，且具有靈活、高效的特點。
