| 词条 | 计算机多机系统 |
| 释义 | 由两台以上的电子计算机组成的计算机系统。由两台或多台计算机通过共享主存资源(信息)或通过数据链路联结在一起.根据系统中各计算机之间耙合紧密程度的不同,可分为紧荆合多机系统和松祸合多机系统两大类一般配置在同一地点且不需通信系统来联接。其中任一台计算机发生故障，不影响整个系统的正常运转。建立多机系统的目的是为了提高可靠性和运算速度。这种系统具有处理能力大、响应速度高、可靠性好、性能价格比高、能灵活地实现多种配置等特点,应用范围很广。 发展概况多机系统是由两台以上的电子计算机组成的计算机系统。一般配置在同一地点且不需通信系统来联接。其中任一台计算机发生故障，不影响整个系统的正常运转。建立多机系统的目的是为了提高可靠性和运算速度多处理机与多机系统、分布处理系统和计算机网：多处理机与多机系统是进一步发展并行技术的必由之路，是巨型、大型机主要发展方向。它们是多指令流多数据流(MIMD)系统，各机处理各自的指令流(进程),相互通信，联合解决大型问题。它们比并行处理机有更高的并行级别，潜力大,灵活性好。用大量廉价微型机,通过互连网络构成系统，以获得高性能，是研究多处理机与多机系统的一个方向。多处理机与多机系统要求在更高级别（进程）上研究并行算法，高级程序语言提供并发、同步进程的手段，其操作系统也大为复杂，必须解决多机间多进程的通信、同步、控制等问题。 分布系统是多机系统的发展，它是由物理上分布的多个独立而又相互作用的单机，协同解决用户问题的系统，其系统软件更为复杂（见分布计算机系统）。 现代大型机几乎都是功能分布的多机系统，除含有高速中央处理器外，有管理输入输出的输入输出处理机（或前端用户机）、管理远程终端及网络通信的通信控制处理机、全系统维护诊断的维护诊断机和从事数据库管理的数据库处理机等。这是分布系统的一种低级形态。 多个地理上分布的计算机系统，通过通信线路和网络协议，相互联络起来，构成计算机网。它按地理上分布的远近，分为局部（本地）计算机网和远程计算机网。网络上各计算机可相互共享信息资源和软硬件资源。订票系统、情报资料检索系统都是计算机网应用的实例。 工作原理用户使用计算机系统算题的一般流程： ①通过系统操作员建立帐号，取得使用权。帐号既用于识别并保护用户的文件（程序和数据）,也用于系统自动统计用户使用资源的情况(记帐，付款)。 ②根据要解决的问题，研究算法，选用合适的语言，编写源程序，同时提供需处理的数据和有关控制信息。 ③把②的结果在脱机的专用设备上放入软磁盘，建立用户文件（也可在联机终端上进行，直接在辅助存储器中建立文件，此时第四步省去）。 ④借助软盘机把软盘上用户文件输入计算机，经加工处理，作为一个作业，登记并存入辅助存储器。 ⑤是要求编译。操作系统把该作业调入主存储器,并调用所选语言的编译程序,进行编译和连接（含所调用的子程序），产生机器可执行的目标程序，存入辅助存储器。 ⑥要求运算处理。操作系统把目标程序调入主存储器，由中央处理器运算处理，结果再存入辅助存储器。 ⑦运算结果由操作系统按用户要求的格式送外部设备输出。 计算机内部工作（④～⑦）是在操作系统控制下的一个复杂过程。通常，一台计算机中有多个用户作业同时输入，它们由操作系统统一调度，交错运行。但这种调度对用户是透明的，一般用户无需了解其内部细节。用户可用一台终端,交互式的控制③～⑦的进行(分时方式)；也可委托操作员完成③～⑦,其中④～⑦是计算机自动进行的（批处理方式）。批处理方式的自动化程度高，但用户不直观，无中间干预。分时方式用户直观控制，可随时干预纠错，但自动化程度低。现代计算机系统大多提供两种方式，由用户选用。 一般特点多机系统计算机有三个特性： ①模块性多机系统计算机系统的资源元件形成相对独立的模块，经互连网络的相互联系构成单一系统。模块在一定范围内的增减替换不致于影响系统的整体性。 ②并行性分散的资源元件可以合作解决一个共同问题，在分布操作系统的控制下，实现资源重复（按任务）或时间重叠（按功能）等不同形式的并行性。 ③自治性系统资源的操作是高度自治的，既不存在全系统的主从控制关系，又能利用处理局部化的原则以减少各结点间的数据通信量。 多机系统计算机系统的产生和发展受多种因素的推动。首先是技术方面的因素：大规模集成电路和微处理器为多机系统计算机系统提供了廉价的硬件；数字通信技术和计算机网技术的发展，使数量很大的计算机结点相互连接和高速通信成为可能。此外更为重要的是用户因素。集中式分时计算机系统虽能连接大量远程和近程终端来满足地理上分散的多用户使用的需要，但处理功能的过度集中将产生通信开销大、响应时间长，系统复杂昂贵等问题，因而用户逐渐转向分布计算机系统，以谋求更高的技术经济效益。 多机系统计算机系统成为计算机研究领域中发展迅速的一个新方向，还由于它本身的全面分布特性使它具有一系列 潜在优点①可靠性和坚固性资源冗余和自治控制使系统具备动态重构，甚至经受局部破坏也能继续工作。系统的模块性有利于维修和使用。 ②增量扩展性以廉价的模块作为系统扩展或资源更新的增量，不必象集中系统那样必须替换整个系统。 ③灵活性系统的配置容易改变，以适应不同应用对象的各种需要。 ④快速响应能力计算机资源更加靠近用户，特别是使分散的小用户能获得计算机的快速响应和直接服务，从而把大型机的计算能力与微型机的使用方便二者结合起来。 ⑤资源共享在对用户透明的基础上实现软件、硬件资源的共享，使单个用户的可用资源成倍增加。 ⑥增强计算能力按任务分布的并行处理能力受系统规模的限制较少；而按功能分布的专用处理部件同样能增强系统的有效处理能力。 ⑦经济性有利于发挥微型计算机的性能价格比优势。 ⑧适应各种应用环境分布计算机系统每一个结点上的资源配置能与当地用户的需求很好匹配，因而特别适用于经济管理、事务管理、过程控制等这样一些具有分散用户又要求相互协调的应用场合。 主从式主从式(master-slave)操作系统由一台主处理机记录、控制其它从处理机的状态，并分配任务给从处理机。例如，Cyber-170就是主从式多处理机操作系统，它驻留在一个外围处理机Po上运行，其余所有处理机包括中心处理机都从属于Po。另一个例子是DECSystem10，有两台处理机，一台为主，另一台为从。操作系统在主处理机上运行，从处理机的请求通过陷入传送给主处理机，然后主处理机回答并执行相应的服务操作。主从式操作系统的监控程序及其提供服务的过程不必迁移，因为只有主处理机利用它们。当不可恢复错误发生时，系统很容易导致崩溃，此时必须重新启动主处理机。由于主处理机的责任重大，当它来不及处理进程请求时，其它从属处理机的利用率就会随之降低。 主从式操作系统有如下特点： A.操作系统程序在一台处理机上运行。如果从处理机需要主处理机提供服务，则向主处理机发出请求，主处理机接受请求并提供服务。不一定要求把整个管理程序都编写成可重入的程序代码，因为只有一个处理机在使用它，但有些公用例程必须是可重入的才行。 B.由于只有一个处理机访问执行表，所以不存在管理表格存取冲突和访问阻塞问题。 C.当主处理机故障时很容易引起整个系统的崩溃。如果主处理机不是固定设计的，管理员可从其他处理机中选一个作为新主处理机并重新启动系统。 D.任务分配不但容易使部分从处理机闲置而导致系统效率下降。 E.用于工作负载不是太重或由功能相差很大的处理机组成的非对称系统。 F.系统由一个主处理机加上若干从处理机组成，硬件和软件结构相对简单，但灵活行差。 独立监督式独立监督式(separatesupervisor)与主从式不同，在这种类型中，每一个处理机均有各自的管理程序(核心)。采用独立监督式操作系统的多处理机系统有IBM370/158等。 独立监督式的特点： A.每个处理机将按自身的需要及分配给它的任务的需要来执行各种管理功能，这就是所谓的独立性。 B.由于有好几个处理机在执行管理程序，因此管理程序的代码必须是可重入的，或者为每个处理机装入专用的管理程序副本。 C.因为每个处理机都有其专用的管理程序，故访问公用表格的冲突较少，阻塞情况自然也就较少，系统的效率就高。但冲突仲裁机构仍然是需要的。 D.每个处理相对独立，因此一台处理机出现故障不会引起整个系统崩溃。但是，要想补救故障造成的损害或重新执行故障机未完成的工作非常困难。 E.每个处理机都有专用的I/O设备和文件等。 F.这类操作系统适合于松耦合多处理机体系，因为每个处理机均有一个局部存储器用来存放管理程序副本，存储冗余太多，利用率不高。 G.独立监督式操作系统要实现处理机负载平衡更困难。 浮动监督式浮动监督式(floatingsupervisor)每次只有一台处理机作为执行全面管理功能的“主处理机”，但根据需要，“主处理机”是可浮动的，即从一台切换到另一台处理机。这是最复杂、最有效、最灵活的一种多处理机操作系统，常用于对称多处理机系统(即系统中所有处理机的权限是相同的，有公用主存和I/O子系统)。浮动监督式操作系统适用于紧耦合多处理机体系。采用这种操作系统的多处理机系统有IBM3081上运行的MVS，VM以及C·mmp上运行的Hydra，等等。 浮动监督式的特点： A.每次只有一台处理机作为执行全面管理功能的“主处理机”，但容许数台处理机同时执行同一个管理服务子程序。因此，多数管理程序代码必须是可重入的。 B.根据需要，“主处理机”是可浮动的，即从一台切换到另一台处理机。这样，即使执行管理功能的主处理机故障，系统也能照样运行下去。 C.一些非专门的操作（如I/O中断）可送给那些在特定时段内最不忙的处理机去执行，使系统的负载达到较好的平衡。 D.服务请求冲突可通过优先权办法解决，对共享资源的访问冲突用互斥方法解决。 E.系统内的处理机采用处理机集合概念进行管理，其中每一台处理机都可用于控制任一台I/O设备和访问任一存储块。这种管理方式对处理机是透明的，并且有很高的可靠性和相当大的灵活行 |
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