Первые вычислительные системы включали большие и дорогие ЭВМ, в связи с чем их количество в такой системе не превышало трех - четырех. Появление персональных компьютеров привело к построению распределенных систем управления, в которые могут быть вовлечены десятки и сотни компьютеров - персональных рабочих станций.

Эффективность использования вычислительных систем во многом определяется возможностями организации параллельных вычислений на уровне алгоритмов и программ.

Когда параллелизм реализуется внутри процессора (с помощью, например, конвейерного АЛУ или нескольких АЛУ), то такая вычислительная структура определяется как векторный или суперскалярный процессор.

Если параллелизм обеспечивается путем объединения нескольких ЭВМ или процессоров, то такая вычислительная структура определяется как вычислительная система.

Вычислительная система, в которой отдельные ЭВМ или процессоры объединяются вместе посредством специального коммуникационного оборудования (каналов связи), представляет собой вычислительную сеть.

Отличительной особенностью вычислительной системы по отношению к ЭВМ является наличие в них нескольких вычислителей (процессоров или ЭВМ), реализующих параллельную обработку. Создание ВС преследует следующие основные цели: повышение производительности системы за счет ускорения процессов обработки данных, повышение надежности и достоверности вычислений, предоставление пользователям дополнительных сервисных услуг и т.д.

В системах управления реального времени используются специализированные вычислительные системы, ориентированные на решение узкого класса задач. Специализация ВС может обеспечиваться различными средствами:

•  во-первых, сама структура системы (количество параллельно работающих элементов, связи между ними и т.д.) может быть ориентирована на определенные виды обработки информации: матричные вычисления, решение алгебраических, дифференциальных и интегральных уравнений и т.п. Практика разработки таких ВС показала, что, чем уже класс задач, для решения которых предназначается специализированная ВС, тем большую производительность можно обеспечить;

•  во-вторых, специализация ВС может закладываться включением в их состав специального оборудования и специального программного обеспечения.

Специализированные ВС по виду составляющих элементов принято подразделять на многомашинные и многопроцессорные. Многомашинная ВС (ММС) содержит несколько ЭВМ, каждая из которых имеет свою оперативную память и работает под управлением своей операционной системы. Обмен между ЭВМ идет с помощью специальных дополнительных программных и аппаратурных средств. Многомашинные ВС относятся к классу систем с распределенной памятью.

Многопроцессорная (мультипроцессорная) система (МПС) в качестве общего ресурса имеет общую оперативную память (ООП). Все процессоры работают с единым адресным пространством. Параллельная работа процессоров и использование ООП обеспечивается единой операционной системой. Все процессоры «разделяют» общую память, поэтому многопроцессорные ВС относятся к классу систем с разделяемой памятью.

По типам ЭВМ или процессоров, из которых состоит ВС, различают однородные и неоднородные системы. Однородные системы предполагают комплексирование однотипных ЭВМ (процессоров), неоднородные - разнотипных. В однородных системах значительно упрощается разработка и обслуживание технических и про­граммных средств. В них обеспечивается возможность стандартизации и унификации соединений и процедур взаимодействия элементов системы. Упрощается обслуживание систем, облегчается модернизация и их развитие. Вместе с тем существуют и неоднородные ВС, в которых комплексируемые элементы очень сильно отличаются по своим техническим и функциональным характеристикам и могут представлять собой специализированные процессоры.

По характеру пространственного распределения вычислительных модулей ВС делятся на системы сосредоточенного (локального) и распределенного типов. Обычно такое деление касается только ММС.

В локальных и распределенных ММС сильно различается оперативность взаимодействия в зависимости от удаленности ЭВМ. Время передачи информации между соседними ЭВМ, соединенными простым кабелем, может быть много меньше времени передачи данных по каналам связи. Как правило, все выпускаемые в мире ЭВМ имеют средства прямого взаимодействия и средства подключения к сетям ЭВМ.

По методам управления элементами ВС различают централизованные, децентрализованные и со смешанным управлением. Помимо параллельных вычислений, производимых элементами системы, необходимо выделять ресурсы на обеспечение управления этими вычислениями. В централизованных ВС за это отвечает главная, или диспетчерская, ЭВМ (процессор). Ее задачей является распределение нагрузки между элементами, выделение ресурсов, контроль состояния ресурсов, координация взаимодействия. Структура ВС может быть одноуровневой или иерархической. Централизованный орган управления в системе может быть жестко фиксирован, или эти функции могут передаваться другой ЭВМ (процессору), что способствует повышению надежности системы. Централизованные системы имеют более простые операционные системы (ОС). В децентрализованных системах функции управления распределены между ее элементами. Каждая ЭВМ (процессор) системы сохраняет известную автономию, а необходимое взаимодействие между элементами устанавливается по специальным наборам сигналов. С развитием ВС и, в частности, сетей ЭВМ интерес к децентрализованным системам постоянно растет.

В системах со смешанным управлением совмещаются процедуры централизованного и децентрализованного управления. Перераспределение функций осуществляется в ходе вычислительного процесса, исходя из сложившейся ситуации.

По принципу закрепления вычислительных функций за отдельными ЭВМ (процессорами) различают системы с жестким и плавающим закреплением функций. В зависимости от типа ВС следует решать задачи статического или динамического размещения программных модулей и массивов данных, обеспечивая необходимую гибкость системы и надежность ее функционирования.