В случае связи модулей мультимикропроцессорной ИУС через общую магистраль (5) последняя является распределенным ресурсом. Управление обменом информацией осуществляется в соответствии с принципами построения интерфейса и схем приема-передачи информации в каждом вычислительном модуле. Перед началом передачи информации активный модуль определяет готовность общей магистрали и затем готовность выбранного пассивного модуля к приему информации. Пассивный модуль опознает свой адрес и отвечает на сигнал управления активного модуля. Наличие общего ресурса – общей магистрали – приводит к конфликтам при обращении к ней нескольких активных модулей. Для разрешения этих конфликтов применяют следующие методы: синхронное разделение во времени и асинхронное разделение с приоритетами.
В случае связи через общую память, организованную по принципу "почтового ящика", эта память представляет собой распределенные ресурсы данных.
В одном из вариантов для каждого МП или(и) УВВ модулей в общей памяти отводятся фиксированные области: "почтовый ящик состояний" (2) и "почтовый ящик сообщений" (1) (рисунок 2). Активный модуль формирует пакет информации и сопровождающую ее квитанцию, помещает их соответственно в "почтовый ящик сообщений" (1) и "почтовый ящик состояний" (2) и при обнаружении квитанции о наличии данных для него в соответствующем "почтовом ящике сообщений" (1) считывает пакет информации.
Рисунок 2 – Организация связей через общую память
В другом варианте активный модуль помещает в "почтовый ящик состояний" 2 пассивного модуля вместе с квитанцией также адрес начальной ячейки информационного массива общей памяти, в котором он размещает сообщение, и длину передаваемого массива.
Преимущество МИУС с общей памятью, организованной по принципу "почтового ящика", состоит в том, что пассивные модули получают данные без участия активного модуля.
Устранение конфликтов в МИУС со связями между МП модулями и модулями ввода-вывода через многопортовую память (1) достигается ценой усложнения общего ЗУ, обеспечивающего аппаратурный доступ к любой его ячейке со множества направлений. На практике построение ЗУ с числом портов более четырех представляет сложнейшую техническую задачу.
При соединении модулей в МИУС с помощью матричных переключателей связь между активным и пассивным модулями осуществляется с помощью матрицы соединительных шин и совокупности переключателей П, т.е. реализуется пространственное разделение сигналов. Конфликты в такой системе возникают лишь в тех случаях, когда несколько активных модулей одновременно обращаются к одному пассивному модулю. Однако построение такой системы требует больших аппаратных затрат (рисунок 3).
Рисунок 3 – Соединение модулей в МИУС с помощью матричных переключателей
С точки зрения аппаратурных затрат наиболее экономичным является применение специального класса коммутационных сетей, называемых дельта-сетями:
Дельта-сеть an*bn - сеть коммутации an k-разрядных входов в bn k-разрядных выходов, построенная с использованием модулей a*b.
Каждый модуль a*b по сигналам управления может соединить каждый k-разрядный вход а с каждым k-разрядным выходом b. Упрощенная структура модуля 2*2 дельта-сети:
где а1, а2- входные k-разрядные двунаправленные магистрали;
b1, b2- выходные k-разрядные двунаправленные магистрали;
Y- сигнал управления.
Модуль 2*2 дельта-сети функционирует так, что при Y=1, например, а1 соединяется с b2, а а2 с b1. Если же Y=0, то а1 соединяется в b1, а а2 с b2.
Дельта сеть an*bn содержит n уровней модулей a*b, причем связи между уровнями в дельта-сети организованы так, что от каждого входа а есть есть единственный путь к любому выходу b и длина всех путей одинакова. Каждый модуль а*b, участвующий в соединении, управляется определенным разрядом кода управления. На практике модуль дельта-сети выполняет не только функции коммутатора, но и функции арбитра. Если по нескольким входам имеется запрос на подключение к одному и тому же выходу, то модуль обслуживает лишь один запрос в соответствии с системой приоритетов. В качестве примера приведем упрощенную структуру дельта-сети 22*22:
Показано, что общее число модулей типа a*b в дельта-сети an*bn будет:
При построении конкретной МИУС распределенного типа разработчику приходится отвечать на ряд вопросов: система состоит из однородных или неоднородных вычислительных средств? С изменяемой или не изменяемой структурой? С централизованным или территориальным размещением? С совмещением или несовмещенными обменами? С последовательной или параллельной передачей информацией.
Выбор конкретной архитектуры МИУС определяется не только ответами на эти вопросы, но и спецификой решаемых ею задач и особенностями эксплуатации системы.
Таким образом мы рассмотрели основные принципы построения однопроцессорных и многопроцессорных ИУС, возможные структуры, их достоинства и недостатки. В следующей лекции рассмотрим основные методы достижения заданных показателей надежности и безопасности МИУС.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.