Центральные устройства ЭВМ, страница 4

·  одиночный поток команд, множественный поток данных (SIMD)

·  множ. поток команд, од. поток данных (MISD)

·  множ. поток команд, множ. поток данных (MIMD)

Комплексирование ВС.

Эффективность обмена между структурными элементами ВС определяется скоростью передачи и возможными объемами данных, передаваемые по каналу взаимодействия. Эти характеристики зависят от технической и ПО средств, обеспечивающих взаимодействие модулей системы и уровня управления процессора.

Сочетание различных уровней и методов обмена между модулями наиболее полно реализовано в универсальных суперЭВМ и больших ЭВМ, в которых наиболее оптимально сбалансированы все методы достижения высокой производительности. В этих ЭВМ предусмотрены следующие уровни комплексирования:

1.  уровень прямого управления (ЦП-ЦП)

2.  уровень общей ОЗУ

3.  уровень комплексирования каналов I\O

4.  уровень управления внеш. устройствами

5.  уровень общих внеш. устройств.

На каждом из этих уровней используются специальные технические и программные средства, обеспечивающие обмен информационной между модулями ВС. Дадим краткую характеристику каждому уровню:

Уровни и средства комплексирования

1) Уровень прямого управления

(служит для передачи коротких однобайтовых приказов-сообщений), при этом взаимодействие пр-ров сводится к следующему:

Процессор инициатор обмена передает по интерфейсу прямого управления в блок прямого управления байт сообщения и дает команду «прямая запись». У 2ого процессора эта команда вызывает прерывание относительно работы внеш. устройств, вырабатывается команда «прямое чтение» и происходит запись передаваемого байта в его память. Затем принятая информация дешифруется и по ней принимается решение. После завершения обмена прерывания снимаются и оба процессора продолжают работу по собственным программам.

Уровень прямого управления не может использоваться для передачи больших массивов данных, однако оперативное взаимодействие (обмен отдельными командами) широко используется в управлении вычислениями в ВС.

У ПЭВМ IBM этому уровню соответствует комплексирование процессоров, подключаемых к системной шине.

2) уровень общей оперативной памяти.

Он является наиболее предпочтительным для оперативного взаимодействия процессора. Общая ОЗУ (ООП) наиболее эффективно работает при небольшом числе абонентов.

3) уровень комплексирования каналов.

I\O – передача больших объемов информации между блоками ОП, сопрягаемыми в ВС. Обмен между ЭВМ осуществляется посредством адаптеров «канал-канал» и команд чтения\записи. Адаптер согласует скорости работы каналов. Обычно сопрягаются селекторные каналы (СК), как наиболее быстродействующие. Скорость обмена на этом уровне лимитируется скоростью самого медленного канала. Скорость передачи на этом уровне ~ несколько Мб\с. В ПК этому уровню соответствует подключение периф. аппаратуры через контроллеры и адаптеры.

4) уровень управления внешними устройствами

Он предполагает наличие встроенной в УУ 2х канального переключателя и команд зарезервировать\освободить. 2х канальный переключатель позволяет подключать УУ внеш устройствами (УВУ) одного ЭВМ к СК другого ЭВМ. По команде «зарезервировать» канал инициатор обмена имеет доступ через УВУ к любым накопителям ВС (НМД, НМЛ). В общем случае УВУ для НМД, НМЛ – разные устройства.

Обмен канала с накопителями продолжается до полного завершения цикла работы и получения команды «освободить». Только после этого УВУ имеет право подключиться к конкурирующему каналу. Именно такая дисциплина обслуживания позволяет избегать конфликтных ситуаций.

На 4ом уровне с помощью аппаратуры передачи данных (АПД) имеется возможность сопряжения с каналами связи (создание сетей)

5) уровень использования общих вешних устройств.

Для подключения отдельных устройств используются 2х канальные переключатели.

Перечисленные 5 уровней – логические, т.к. они объединяют на каждом уровне разностную аппаратуру, имеющую сходные методы управления. Каждое из устройств может иметь логическое имя, используемое в прикладных программах. Поэтому достигается независимость пользовательских программ от конкретной физической конфигурации системы. Связь логической структуры программы и конкретной физической структуры ВС обеспечивает ОС по директивам пользователя (по директивам оператора).

Различные уровни комплексирования позволяют создавать разнообразные структуры ВС.

2й логический уровень позволяет создавать многопроцессорные ВС, он дополняется 1ым уровнем (для повышения оперативности ЦП).

ВС сверхвысокой производительности должны строятся как многопроцессорные.

Центральным блоком такой ВС является быстродействующий коммутатор, обеспечивающий необходимое подключение абонентов (процессоров, каналов) к общей ОП.

Уровни 1-5, кроме 2, обеспечивают построение различных видов машинных комплексов. Наиболее часто используются уровни 3+4.

5 уровень используется редко, иногда в качестве внешнего устройства используют к-либо дорогое оборудование. В других случаях этот уровень малоэффективен, т.к. любое внешнее устройство обычно является малонадежным (механика) Выгоднее использовать 4 уровень, когда можно управлять сразу несколькими внешним устройствами (резервные)