Лекция 18. Примеры построения вычислительных комплексов

Лекция 17. АРХИТЕКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ПЭВМ.

18.1.Вычислительные комплексы типа СМ и большие вычислительные комплексы

Машины серии СМ построены на основе PDP-8,10,11, имеют разнообразную структурную организацию, могут быть рассмотрены с целью изучения способов наращивания вычислительных возможностей в рамках одной идеологии. В состав этой серии входят как малые машины, так и многопроцессорные вычислительные комплексы. На западе эта серия продолжилась в вычислителях VAX. В основе идеологии PDP интерфейс общая шина. Широко известные вычислители с интерфейсом общая шина «Электроника-60», «Электроника-79», СМ1, СМ2, СМ4, ориентируются на модульную организацию как в структурном, так и в программном и конструктивном исполнении. Модульность характерна для всех уровней организации. Компоновка системы из модулей облегчена. Для несложных вычислителей через один интерфейс сигналы могут подаваться ко всем имеющимся модулям. Модули выполняются конструктивно законченными, объемными. Каждый модуль занимает в пространстве объем. Интерфейс, объединение модулей выполняется как шины, линии имеющие конечную и немалую длину. Больше модулей — длиннее линия, но чем длиннее линия, тем больше задержка передачи сигнала!

В машинах типа СМ величина активного сопротивления установлена 0,17 Ом/м. Это ограничение накладывает особенности на конфигурацию вычислительных комплексов типа СМ, поэтому типовая структура комплекса включает в себя линии связи формируемые с помощью расширителей интерфейсов (РИФ). Модульность сохраняется, но несколько изменяется регулярность за счет введения буферных формирователей — расширителей интерфейса.

Идеальная структурная модель комплексов типа СМ — параллельно включенные через общую шину законченные функциональные модули, причем в этой модели число модулей сверху не ограничено. На практике разработчики встретились с ограничением времени доступа к произвольному устройству. Например, цикл обмена (ввод): у каждого вычислителя это значение фиксировано, поэтому если подключить модуль, например, дополнительной памяти в непосредственной близости от процессора то условие tобм<tцикл выполняется, но если этот модуль будет подключен к дополнительным секциям, неравенство может не выполняться и хотя технические параметры модуля находятся в норме в системе будут сбои. В модели комплекса:

УПД — устройство прямого доступа (память);

ПС — программно управляемая секция (контроллер ввода-вывода, контроллер дисководов и т.д.);

Количество подключаемых секций —две на каждую добавленную шину. Выход из сформулированного тупика в том, что более удаленные от процессора модули медленные. Даже если крайние периферийные модули удовлетворяют по времени обмена загрузка (занятость) шины неодинакова в зависимости от места подключения. Так, например, ОЗУ расположенное рядом с процессором занимает при обмене 30% всего времени на магистрали, УПД3 — 40%, а УПД4 — 47%. Таким образом организация «общая шина» имеет существенный недостаток, при увеличении числа автономных модулей, быстродействие устройств снижается. Из этого положения один выход — асинхронная связь, но асинхронная связь это «свойство» периферийных устройств, поэтому по временным характеристикам вычислительные комплексы типа СМ не самые быстродействующие. Минимальное геометрическое расстояние между модулями достигается стоечной конструкцией, но стойки — следствие применения элементной базы низкой степени интеграции, т.е. СБИС не применялись в этой системе. Процессор, некоторые контроллеры выполнены на СМП 1802,1804. Отсюда большинство комплексов имело повышенную надежность, и применялись в условиях со сложными климатическими характеристиками (производственная среда, специальные изделия, включая бортовые). Эти комплексы используются как управляющие, контролирующие на судах. Справедливости ради сказать, что последнее время разрабатываются процессорные модули на основе микропроцессоров Intel для работы в условиях промышленных предприятий, но в специальные изделия их не ставят. Можно выделить несколько этапов в развитии вычислительных систем на основе СМ:

Дата добавления: 2014-01-11