Применение алгоритмов шифрования Политики безопасности Протокол аутентификации Безопасность IP (IPSec) Использование сертификатов для обеспечения безопасности

Вычислительные комплексы. Начиная с 60-х годов для повышения надежности и производительности СОД, несколько ЭВМ связывались между собой, образуя многомашинный вычислительный комплекс. Вычислительные системы. СОД, настроенная на решение задач, конкретной области применения, называется вычислительной системой.

Развитие теории и практики проектирования компьютеров и их математического обеспечения (МО) показало, что существующие компьютеры уже не удовлетворяют потребностям пользователей в решении задач производства и науки. В связи с этим все изыскания в области вычислительной техники направлены на создание новых, более перспективных компьютеров.

ЭВМ и их МО являются на сегодня, пожалуй, самыми дорогостоящими продуктами производства, поэтому эффективность их применения требует бóльшего внимания. Работа современных ЭВМ в пакетном режиме использует это дорогостоящее оборудование крайне неэффективно. Речь идет не только о том, что простои оборудования в среднем достигают 50 %, но и о том, что половина оставшегося времени идет на отладку программ. Если сюда присовокупить время на процессы трансляции, сборки, редактирования связей – необходимые этапы подготовки задачи к счету, то доля полезного времени для обработки данных по отлаженной программе окажется совсем незначительной.

За время развития вычислительной техники накладные расходы на каждую с пользой выполненную команду программы выросли на 3–4 порядка. (Раньше роль транслятора, сборщика, редактора играл сам программист.) Созданные за это время средства автоматизации проектирования программ и их подготовки к обработке лишь в 40–50 раз повышают производительность работы программиста. Поэтому проблема изменения соотношения времени, затрачиваемого ЭВМ на подготовку задач и на получение "полезных результатов" в пользу последнего, является актуальной. Изменение указанного соотношения можно осуществить через преобразование структуры компьютера.

Для универсальных ЭВМ характерен широкий набор команд и данных. Во время трансляции, например, главным образом используется небольшое подмножество этих команд, связанное с преобразованием текстов. Возможности АУ по выполнению арифметических операций с плавающей точкой и удвоенной точностью не используются, при выполнении вычислений все обстоит наоборот. Что касается операции ввода-вывода, то на разных этапах ее используются только определенные возможности компьютера. Поэтому целесообразно иметь хотя бы два процессора в ЭВМ: один использовать только для обработки данных, а другой – для подготовительных работ. Основная трудность двухпроцессорной организации заключается в сбалансировании ее работы. Аналогичную картину можно проследить с использованием памяти, отдельные участки которой простаивают длительное время из-за отсутствия к ним обращений. При анализе динамики обращений к памяти при решении некоторых классов вычислительных задач было установлено, что ОЗУ активно используется лишь на 10–15 %.

Другим фактором, сдерживающим эффективное использование оборудования, является последовательный характер проектируемых алгоритмов.

Можно показать, что существует возможность построить такой компьютер (гипотетический, разумеется), что любой заданный алгоритм можно будет обрабатывать параллельно. Идею доказательства такой возможности продемонстрируем на конкретном примере.

Пусть надо вычислить значение r по формуле

r = x + y z.

(*)

Формулу (*) можно рассматривать как некоторый преобразователь чисел x, y, z в некоторое другое число r = x + y • z. Пусть все числа заданы в двоичной форме (на общность рассуждений это не влияет). Таким образом, речь идет о преобразовании некоторого набора нулей и единиц, представляющих собой последовательность чисел x, y, z в некоторый другой набор нулей и единиц для r. Из алгебры логики известно, что для любой функции можно построить дизъюнктивную нормальную форму (ДНФ). В свою очередь, i-й двоичный разряд результата r можно рассматривать как логическую функцию

ri = r (x1, x2, ..., xn, y1, y2, ..., yn, z1, z2, ..., zn),

где xi, yi, zi, – двоичные разряды, представляющие возможные значения x, y, z.

Так как любая функция (вычисление любого разряда ri) i =  может быть представлена ДНФ (через И, ИЛИ, НЕ), то можно построить n схем (n процессоров), которые, работая одновременно, выдают все n разрядов результата r. Ясно, что подобные рассуждения носят абстрактный характер и ими трудно воспользоваться на практике, ибо количество конкретных алгоритмов – бесконечное множество. Но тем не менее подобный подход позволяет рассматривать с общих позиций попытку реализовать вычислительные среды – многопроцессорные системы, динамически настраиваемые на конкретный алгоритм. Принципиальная возможность распараллелить любой алгоритм оправдывает те усилия, которые предпринимаются сегодня для решения этой задачи.

Дело в том, что разработанные программы и подготовленные данные для отдельного компьютера и предназначенные для локального использования, практически не содержали средств защиты Проблема обеспечения достоверности функционирования ВС имеет много общего с проблемой достоверности передачи дискретной информации по каналам связи (КС).

Информатика, черчение, математика