В.А. Авдеев, В.Ф. Гузик
Компьютеры: шины, контроллеры, периферийные устройства
Учебное пособие. Таганрог: ТРТУ, 2001. - 536 с.
12. Устройства связи и преобразования информации
12.9. Устройства связи вычислительных систем
Вычислительная система - это система, состоящая из ряда
процессоров (П) и периферийных устройств, имеющая общую оперативную память (ОП)
и работающая под управлением одной операционной системы. Вычислительная система
наиболее подходит для реализации сложных научно-технических задач (решения
задач матфизики, оптимального управления, параметрической оптимизации и т.п.),
выполнения многозадачного пакетного режима и (или) осуществления
многопользовательского доступа к ресурсам системы. При создании вычислительной
системы самой трудной задачей является задача построения устройства связи
ресурсов для их совместной работы. В качестве устройств связи могут быть
использованы: общая системная шина, коммутационное устройство (КУ) или
многоканальная оперативная память. Достоинством структуры с общей шиной
является простота реализации и невысокая стоимость системы, а недостатком -
небольшое быстродействие, ограничивающее число П, подключаемых к шине. Для
того, чтобы снять нагрузку на общую интерфейсную шину, являющуюся самым “узким”
местом в системе, используют кэш-память, доступ к которой со стороны происходит
в течение короткого времени. Данные П дублируются в кэш-памяти, а затем после
ее заполнения переписываются в ОП. На рис. 12.26 представлена структурная схема
устройства связи, реализованного на базе общей системной шины.
Рис.
12.26. Структурная схема устройства связи с общей системной шиной
Для организации доступа активных устройств (П) к общей
системной шине предназначен арбитр шины, получающий запросы от П и выполняющий
их приоритетное обслуживание. Обычно арбитр шины использует 2 режима
обслуживания запросов: фиксированный и циклический приоритеты. При
фиксированном режиме приоритет определяется идентификационным номером П.
Циклический приоритет является переменным и позволяет реализовывать
равнодоступное обращение П к системной шине. Для построения мультипроцессорных
систем некоторыми фирмами предполагается набор микросхем, выполняющих
управление кэш, ОП и системной шиной. Наиболее важной частью таких систем
является системная шина. Мультипроцессорная система M/PAX содержит:
128-разрядную шину данных, 32-разрядную шину адреса и 28-разрядную шину
управления. Известны системы с двухшинной архитектурой, причем одна шина
используется для связи с П, а другая - для связи ПУ и П.
Недостатков вычислительных систем с общей системной шиной
лишены системы, в которых устройства связи (УС) реализованы на базе КУ.
Известны КУ различных типов: матричные, многокаскадные, с централизованным или
децентрализованным доступом для установления соединения, блокируемые,
полнодоступные, временные, пространственно-временные и т.д. На рис. 12.27
показана структурная схема УС, выполненная на базе КУ.
Рис.
12.27. Структурная схема УС с коммутационным устройством
В этой схеме используются связные контроллеры (CК1-CКn),
подключенные через соответствующие шины расширения ШР1-ШРn
к П1-Пn. Кроме того, CК1-CКn информационными
выходами X1-Xn и входами Y1-Yn
соединены с КУ. Установление (сброс) заданных соединений осуществляется блоком
управления коммутацией (БУК). Каждый из CК1-CКn получает
приоритетный доступ к БУК и передает ему адресную информацию, необходимую для
построения нужной связи. БУК проверяет состояние абонента-приемника (CКj)
и если он свободен, то устанавливает соединение и сообщает об этом
абоненту-передатчику (CКi), который после этого осуществляет
передачу данных. Протокол установления связи напоминает последовательность
действий телефонных абонентов: вызов, набор номера (передача адреса), ожидание
состояния вызываемого абонента и передача данных. Координацию работы БУК
осуществляет системный процессор (СП), который, кроме того, может выводить
списки адресной информации для построения нужных соединений, когда эти
соединения заранее известны. Для реализации многопользовательского режима к
каждому Пi подключены соответствующие терминалы Тi. Таким
образом, УС выполняет пространственное одновременное соединение множества шин
расширения, т.е. реализуется пространственный интерфейс ввода-вывода.
Для уменьшения числа линий связи между процессорами иногда
предлагается использовать иерархическую систему связи между процессорами:
сильная связность соседних П и слабая удаленных.
Устройства
связи, построенные на базе многоканальной ОП, имеют число каналов, равное числу
устройств, которые к ней подключаются. В этом случае средства коммутаций могут
быть распределены между устройствами или выполнены в виде централизованного КУ
с приоритетным доступом к каждому каналу ОП.
Похожие материалы:
Устройства ввода графической информации
Устранение недостатков сданного в аренду
имущества - ст.629 ГК РФ
Устранение недостатков решения суда
Устройства связи с объектом
Устройство детей,
оставшихся без попечения родителей, в организации для детей-сирот и детей,
оставшихся без попечения родителей - Семейный кодекс
Устройство детей, оставшихся
без попечения родителей
|