[科普中國]-分布式處理

分布式處理（distributed processing）和并行處理（Parallel processing）是為了提高并行處理速度采用的兩種不同的體系架構(gòu)。

并行處理是利用多個(gè)功能部件或多個(gè)處理機(jī)同時(shí)工作來提高系統(tǒng)性能或可靠性的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)至少包含指令級(jí)或指令級(jí)以上的并行。

分布式處理則是將不同地點(diǎn)的，或具有不同功能的，或擁有不同數(shù)據(jù)的多臺(tái)計(jì)算機(jī)通過通信網(wǎng)絡(luò)連接起來，在控制系統(tǒng)的統(tǒng)一管理控制下，協(xié)調(diào)地完成大規(guī)模信息處理任務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

特點(diǎn)并行處理系統(tǒng)的研究與發(fā)展涉及計(jì)算理論，算法，體系結(jié)構(gòu)，軟硬件多個(gè)方面，但它與分布式處理系統(tǒng)有密切的關(guān)系，隨著通信技術(shù)的發(fā)展，兩者的界限越來越模糊。廣義上說分布式處理也可以認(rèn)為是一種并行處理形式。而分布式處理系統(tǒng)將不同地點(diǎn)的或具有不同功能的或擁有不同數(shù)據(jù)的多臺(tái)計(jì)算機(jī)用通信網(wǎng)絡(luò)連接起來，在控制系統(tǒng)的統(tǒng)一管理控制下，協(xié)調(diào)地完成信息處理任務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。一般認(rèn)為，集中在同一個(gè)機(jī)柜內(nèi)或同一個(gè)地點(diǎn)的緊密耦合多處理機(jī)系統(tǒng)或大規(guī)模并行處理系統(tǒng)是并行處理系統(tǒng)，而用局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)連接的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是分布式處理系統(tǒng)。松散耦合并行計(jì)算機(jī)中的并行操作系統(tǒng)有時(shí)也稱為分布式處理系統(tǒng)。

分布式處理系統(tǒng)包含硬件，控制系統(tǒng)，接口系統(tǒng)，數(shù)據(jù)，應(yīng)用程序和人等六個(gè)要素。而控制系統(tǒng)中包含了分布式操作系統(tǒng)，分布式數(shù)據(jù)庫以及通信協(xié)議等。

分布式計(jì)算環(huán)境是在具有多地址空間的多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上進(jìn)行計(jì)算和信息處理的軟件環(huán)境。而分布式軟件系統(tǒng)是支持分布式處理的軟件系統(tǒng)，它包括分布式操作系統(tǒng)，分布式程序設(shè)計(jì)語言及其編譯系統(tǒng)，分布式文件系統(tǒng)和分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等。而CORBA，COM+等是設(shè)計(jì)分布式軟件系統(tǒng)的一些技術(shù)。

簡單來說，分布式處理就是多臺(tái)相連的計(jì)算機(jī)各自承擔(dān)同一工作任務(wù)的不同部分，在人的控制下，同時(shí)運(yùn)行，共同完成同一件工作任務(wù)。

由多個(gè)自主的、相互連接的信息處理系統(tǒng)，在一個(gè)高級(jí)操作系統(tǒng)協(xié)調(diào)下共同完成同一任務(wù)的處理方式。

利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能把許多小型機(jī)或微機(jī)連接成具有高性能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使其具有解決復(fù)雜問題的能力。1

發(fā)展過程在70年代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)之前，信息處理采用集中式處理或分散式處理。集中式處理把各信息包括遠(yuǎn)程信息都傳輸?shù)浇y(tǒng)一的信息處理系統(tǒng)中進(jìn)行處理。采用集中式處理可以達(dá)到設(shè)備利用率高的目的，并能保證被處理信息的完整性和有效性。一個(gè)下設(shè)許多工廠的公司采用集中式信息處理可以得到整個(gè)公司的最佳結(jié)果，不象各工廠分散處理那樣，考慮的只是每個(gè)工廠的優(yōu)化。集中處理需要的設(shè)備比分散處理所用的設(shè)備復(fù)雜得多，但它可為大部分工廠所共享，避免設(shè)備的重復(fù)。分散式處理的最大優(yōu)點(diǎn)是簡單，能就地提取數(shù)據(jù)、變換格式并進(jìn)行加工，最后輸出決定。要把這些工作集中于統(tǒng)一的程序中是非常困難和代價(jià)昂貴的。分散程度越大，滿足部門的特殊信息處理要求的可能性也越大，但統(tǒng)一和控制信息流的困難也越大。由于要求在數(shù)據(jù)產(chǎn)生場所進(jìn)行局部處理的數(shù)據(jù)比重不斷增加，要求應(yīng)答時(shí)間縮短和計(jì)算機(jī)的處理能力不可能無限增強(qiáng)等原因，常把分散設(shè)置的各計(jì)算機(jī)組合成計(jì)算機(jī)網(wǎng)，形成分布式處理系統(tǒng)。這樣既能克服分散處理的缺點(diǎn)，又可避免集中的困難（見圖）。70年代以來，隨著計(jì)算機(jī)日益廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，全國性與國際性的計(jì)算機(jī)網(wǎng)相繼出現(xiàn)，這種信息處理系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。分布式處理將裝備從集中的處理系統(tǒng)中分散開來，便能直接從信息源取得信息并進(jìn)行相互協(xié)調(diào)的處理。這種處理方式適應(yīng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)發(fā)展的需要。2

構(gòu)成方式一般信息處理系統(tǒng)的硬件、控制點(diǎn)和數(shù)據(jù)庫有多種構(gòu)成方式。從硬件組成來看屬于分布式系統(tǒng)的有兩種：①系統(tǒng)由多個(gè)處理機(jī)組成，但是有統(tǒng)一的輸入輸出系統(tǒng)；②多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，有多個(gè)輸入輸出系統(tǒng)。從控制點(diǎn)的設(shè)置方式來看屬于分布式處理的有 3種：①多個(gè)系統(tǒng)在子任務(wù)一級(jí)上協(xié)同操作執(zhí)行某一任務(wù)；②多個(gè)相同的控制系統(tǒng)協(xié)同執(zhí)行同一任務(wù)；③多個(gè)不同的控制系統(tǒng)協(xié)同執(zhí)行同一任務(wù)。從數(shù)據(jù)庫來看屬于分布式的有 3種：①只有部分?jǐn)?shù)據(jù)庫在主結(jié)點(diǎn)中有復(fù)制本；②只有部分?jǐn)?shù)據(jù)庫在主結(jié)點(diǎn)中有目錄；③數(shù)據(jù)庫全部分散存放，沒有主結(jié)點(diǎn)。

分布式處理系統(tǒng)必須有能力在短時(shí)間內(nèi)動(dòng)態(tài)地組合成面向不同服務(wù)對象的系統(tǒng)。對用戶來說系統(tǒng)是透明的，用戶只需指定系統(tǒng)干什么而不必指出哪個(gè)部件可以提供這一服務(wù)。系統(tǒng)各組成部分是自主的，但不是無政府狀態(tài)，而是遵循某個(gè)主計(jì)劃由高級(jí)操作系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)工作。在一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)中有多臺(tái)主機(jī)不一定都是分布式處理。如果這樣的系統(tǒng)不具備動(dòng)態(tài)組合及任務(wù)再指派的能力，那么它們?nèi)匀皇羌惺教幚?。高?jí)操作系統(tǒng)是分布式處理的關(guān)鍵。在分布式系統(tǒng)中不再使用完整的信息，各個(gè)組成部分提供自己的狀態(tài)信息，高級(jí)操作系統(tǒng)根據(jù)這些狀態(tài)信息進(jìn)行任務(wù)協(xié)調(diào)和資源再分配，各組成部分之間沒1有層次關(guān)系而是自主的。

典型應(yīng)用分布式拼接處理器

1、分布式拼接處理器——是新推出的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、高可靠性、高實(shí)時(shí)性、高靈活性、高擴(kuò)展性以及獨(dú)創(chuàng)圖形拼接同步技術(shù)（ESYNC）的分布式節(jié)點(diǎn)機(jī)圖像處理系統(tǒng)，是針對眾多行業(yè)復(fù)雜多變的可視化信息顯示應(yīng)用需求研發(fā)的大屏幕顯示墻易拼接系統(tǒng)。

2、分布式拼接處理器——采用網(wǎng)絡(luò)分布式架構(gòu)設(shè)計(jì)，基于，輕松實(shí)現(xiàn)多級(jí)網(wǎng)段子系統(tǒng)顯示墻數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信息安全可靠地互聯(lián)互動(dòng)指揮調(diào)度決策。

即在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，信號(hào)輸入節(jié)點(diǎn)機(jī)可根據(jù)不同地點(diǎn)、不同信號(hào)類型、不同性質(zhì)等進(jìn)行分布式信號(hào)源優(yōu)化分組；而顯示輸出節(jié)點(diǎn)機(jī)亦可根據(jù)不同地點(diǎn)、不同大樓、不同場合任意組合拼接，各自可分別自定義，將原有的信號(hào)源圖像進(jìn)行單屏、跨屏、全墻顯示擴(kuò)展為跨樓層、跨地點(diǎn)、跨顯示墻系統(tǒng)顯示，實(shí)現(xiàn)多個(gè)指揮調(diào)度中心/控制室平臺(tái)的大屏幕系統(tǒng)間信號(hào)源共享顯示和遠(yuǎn)程調(diào)用顯示。

解決視頻調(diào)度指揮中心顯示墻與決策室、分析調(diào)研室、會(huì)商室等顯示墻之間的全屏信息同步顯示，有利于決策室領(lǐng)導(dǎo)決策指揮、調(diào)度、同墻模擬觀演，有助于控制中心人員接受指令、準(zhǔn)確判斷，同時(shí)真正意義上做到前端信號(hào)系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、決策機(jī)構(gòu)互相調(diào)度與備份。

3、分布式拼接處理器——由于采用網(wǎng)絡(luò)分布式架構(gòu)，基于超五類CATe5及其以上規(guī)格網(wǎng)線傳輸，易拼接系統(tǒng)布線更加方便簡潔，傳輸距離更遠(yuǎn)；使得大屏顯示墻無需要昂貴的高品質(zhì)DVI/HDMI/VGA長線纜、光纖或者增加延長器方式的應(yīng)用方案，易拼接系統(tǒng)的建造成本大為降低，同時(shí)又區(qū)別于其他類型大屏拼接器體系。

分布式處理系統(tǒng)分布式處理系統(tǒng)與并行處理系統(tǒng)都是計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中的兩類。并行處理系統(tǒng)是利用多個(gè)功能部件或多個(gè)處理機(jī)同時(shí)工作來提高系統(tǒng)性能或可靠性的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)至少包含指令級(jí)或指令級(jí)以上的并行。并行處理系統(tǒng)的研究與發(fā)展涉及計(jì)算理論，算法，體系結(jié)構(gòu)，軟硬件多個(gè)方面，但它與分布式處理系統(tǒng)有密切的關(guān)系，隨著通信技術(shù)的發(fā)展，兩者的界限越來越模糊。廣義上說分布式處理也可以認(rèn)為是一種并行處理形式。而分布式處理系統(tǒng)將不同地點(diǎn)的或具有不同功能的或擁有不同數(shù)據(jù)的多臺(tái)計(jì)算機(jī)用通信網(wǎng)絡(luò)連接起來，在控制系統(tǒng)的統(tǒng)一管理控制下，協(xié)調(diào)地完成信息處理任務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。一般認(rèn)為，集中在同一個(gè)機(jī)柜內(nèi)或同一個(gè)地點(diǎn)的緊密耦合多處理機(jī)系統(tǒng)或大規(guī)模并行處理系統(tǒng)是并行處理系統(tǒng)，而用局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)連接的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是分布式處理系統(tǒng)。松散耦合并行計(jì)算機(jī)中的并行操作系統(tǒng)有時(shí)也稱為分布式處理系統(tǒng)。3

相關(guān)區(qū)別分布式處理系統(tǒng)包含硬件，控制系統(tǒng)，接口系統(tǒng)，數(shù)據(jù)，應(yīng)用程序和人等六個(gè)要素。而控制系統(tǒng)中包含了分布式操作系統(tǒng)，分布式數(shù)據(jù)庫以及通信協(xié)議等。 分布式計(jì)算環(huán)境是在具有多地址空間的多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上進(jìn)行計(jì)算和信息處理的軟件環(huán)境。而分布式軟件系統(tǒng)是支持分布式處理的軟件系統(tǒng)，它包括分布式操作系統(tǒng)，分布式程序設(shè)計(jì)語言及其編譯系統(tǒng)，分布式文件系統(tǒng)和分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等。而CORBA，COM+等是設(shè)計(jì)分布式軟件系統(tǒng)的一些技術(shù)。通俗地講（一通俗就不是很科學(xué)了，你可以參照上邊的說法），分布式處理就是多臺(tái)相連的計(jì)算機(jī)各自承擔(dān)同一工作任務(wù)的不同部分，在人的控制下，同時(shí)運(yùn)行，共同完成同一件工作任務(wù)．

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李嘉騫 - 博士 - 同濟(jì)大學(xué)