Мультипроцессорные конфигурации на основе ЦП ВМ86

Система называется мультипроцессорной, если в ней два или более устройства одновременно могут выполнять команды, например, ЦП ВМ86, математический сопроцессор ВМ87, сопроцессор ввода-вывода ВМ89 и другие.

При проектировании мультипроцессорных систем решаются две основные задачи:

* обеспечение доступа к системной шине одного из процессоров;

* организация межпроцессорного обмена;

т.е. необходимо обеспечить в любой момент времени доступ к системной шине (СШ) только одного процессора.

В сильно связанных конфигурациях (рис.1) не может быть двух одинаковых центральных процессоров, так как ЦП всегда является ведущим с наивысшим приоритетом, а другие ведомыми, которые непосредственно связаны по взаимодействию с ЦП. В такой конфигурации ЦП и сопроцессоры используют общую подсистему памяти, УВВ и логику управления.

Cлабосвязанные конфигурации применяют в ЭВМ высокой производительности. Любой модуль в такой системе может быть ведущим системной шины и содержать любой тип процессора, включая и несколько процессоров одного типа. При этом системные ресурсы разделяют несколько процессорных модулей (в дальнейшем модулей), а проблему состязаний при доступе к шине должна решать логика управления системной шины на основе арбитража шины.

Из рис. 4 видно, что каждый потенциальный ведущий модуль может работать независимо и прямые связи между процессорами отсутствуют. Межпроцессорное взаимодействие осуществляется через разделенные ресурсы по системной шине. У каждого модуля могут быть свои локальная (резидентная) память и УВВ. Процессоры в каждом отдельном модуле могут одновременно обращаться к своим локальным подсистемам (ОП и УВВ) по локальным шинам и выполнять независимо друг от друга выборку команд и данных, что повышает степень параллельности обработки. Через системную шину выполняется межпроцессорный обмен между модулями и возможно дополнительное использование ресурсов системной памяти и системных УВВ.

Можно выделить следующие достоинства слабо связанных конфигураций МПС:

1. При наличии нескольких ЦП повышается пропускная способность системы либо за счет распараллеливания решения задачи, либо обеспечивается многозадачный режим работы.

2. Система допускает модульное расширение, при этом каждый ведущий модуль является независимым устройством и обычно размещается на отдельной плате (видеопроцессор, графический процессор, сопроцессоры), что позволяет получать наращиваемую структуру ЭВМ проблемно-ориентированную на решение определенного класса задач.

3. Лучшая адаптация архитектуры процессоров на решение определенной системы команд (основной, с ПЗ, расширенной арифметики, обработки графической и видеоинформации и т.д.).

4. Отказ в одном модуле обычно не вызывает простоя всей системы путем выполнения реконфигурации технических средств (логического отключения неисправных модулей), а отказавший модуль легко найти и заменить.

5. Каждый ведущий модуль может иметь свою локальную шину и ресурсы (ОП и УВВ), чем достигается высокая степень параллельной обработки и улучшение технических характеристик системы.

Так как в любой момент времени доступ к системной шине может быть выполнен только от одного ведущего модуля, то возникает задача арбитража шины, которая разрешается на приоритетной основе.

Дата добавления: 2014-01-14