 |
|
УВС с общим полем памяти.
Для повышения общей производительности УВС применяют УВС с общей памятью. В зависимости от количества решаемых задач, их объема и взаимосвязи общая память УВС может быть построена как на основе оперативной памяти для ЭВМ УВС, так и на основе памяти второго уровня. Выбор общей памяти решается с учетом следующего:
- обеспечение требуемой производительности УВС;
- возможности реализации необходимой емкости общей памяти;
- минимума затрат на создание общей памяти и сокращение удельных затрат на эксплуатацию УВС. Удельные затраты определяются как эксплуатационные затраты на 1 тыс. или 10 тыс. команд в рублях.
Рассмотрим системы с общей оперативной памятью (ООП). Здесь связь ЭВМ осуществляется через ООП , которая включается в состав оперативной памяти машин и кодируется одинаковым адресным кодом в адресной сетке каждой машины. К ООП подключаются все ЭВМ УВС. Связь ООП с ЭВМ осуществляется как по магистральному ( рис. 4.5), так и по радиальному ( рис. 4.6 ) принципу.
Организация работы УВС с ООП требует более четкого программирования, т.к. при перепутывании
адресов ячеек ООП у различных задач из нескольких ЭВМ будут выдаваться неправильные результаты.
При этом вводится схема управления для работы с общей памятью, обеспечивающая путем синхронизации очередность обращения к ООП. Кроме того применяется специальная защита, обеспечивающая проверку и сравнение поступающих адресов с кодами, присвоенными каждой машине.
Это исключается перепутывание адресов ячеек ООП. Включение специальными командами на определенное время ячеек собственной памяти ЭВМ увеличивает емкость памяти ЭВМ. Применение таких схем рационально при емкости ООП более 20 % собственной ЭВМ.
Модульные УВС.
Дальнейшим развитием УВС является структура, построенная на основе применения отдельных модулей: процессора- вычислителя, устройство памяти и устройства обмена.
Процессор – вычислитель (ПВ) состоит из арифметико-логического устройства, устройства управления командами и ЭВМ, схемы сопряжения и подключения, обеспечивающей связь устройств друг с другом (внутренний интерфейс ).
Устройство памяти (П) состоит из запоминающей среды, схем электронного обрамления, схем управления и схем подключения.
Устройство обмена (УО) состоит из схем, обеспечивающих обмен, схем управления обменом, схем подключения (интерфейса для связи с абонентами вычислительной машины или УВС). На рис. 4.7 приведена структура управления вычислительной системы, построенная с использованием ПВ, устройств П и УО с магистральной связью между устройствами . На рис.4.8 приведена схема УВС, в которой используется радиальный принцип построения связей устройств через коммутатор. Применение этого варианта связи позволяет организовать одновременную работу нескольких устройств друг с другом и не имеет ограничений, связанных с пропускной способностью магистрали, но увеличивает объем аппаратуры.
Для сокращения объемов аппаратуры коммутации и количества устройств памяти целесообразно устройства обмена включать в состав вычислителя. Кроме того, сокращение количества устройств, обращающихся к памяти, приводит к меньшим потерям производительности в вычислительной системе, т.к. при этом уменьшается вероятность совпадения обращений к устройству памяти. Структура такой вычислительной системы приведена на рис.4.9 .
При этом здесь могут применяться вычислители как с УО, так и без него. Спецвычислитель в таких УВС используется либо также, как и модуль ПВ (т.е. унифицированный ПВ ), либо в качестве пассивного устройства, к которому могут обращаться только ПВ общего назначения. В спецвычислителе может предусматриваться определенная емкость буферной памяти и при необходимости устройство обмена для приема информации от абонентов.
При магистральном и радиальном способах соединений могут быть использованы два метода организации работ : циклический или апериодический и два типа организации передачи данных :
1. Когда цепи коммутируются на время передачи данных.
2. Когда цепи коммутируются на время работы устройств.
Возможные сочетания способов соединений устройств, метода организации работы и типа организации передачи данных приведены на рис.4.10 .
При циклическом методе организации работы обмен данными между модулями производится последовательным предоставлением им связи по магистрали или по радиальному коммутатору. Если обмен данными между модулями происходит по их запросам с использованием магистрали или раздельного коммутатора, то этот метод организации работ называют апериодическим. При циклическом методе организации работы задержки в обслуживании модулей возникают в результате последовательного подключения модулей для передачи данных и при необходимости других модулей ждать своей очереди. При апериодическом методе, при нескольких одновременных обращениях модулей для передачи данных происходит задержка из-за невозможности одновременных передач.
Эти задержки приводят к увеличению времени передачи данных и далее времени выполнения команды, и следовательно к снижению производительности УВС.