Лекция 8. Транспьютеры и транспьютероподобные системы

Транспьютер – это микроэлектронный прибор, объединяющий на одном кристалле микропроцессор, быструю память, интерфейс внешней памяти и каналы ввода-вывода (порты шин, “линки”), предназначенные для подключения аналогичных приборов, что интегрирует вычислительную и коммутационно-коммуникационную функции. Прибор спроектирован таким образом, чтобы максимально обеспечить построение параллельных вычислительных систем. При соединении транспьютерных элементов между собой требуется минимальное число дополнительных интегральных схем. Связь между транспьютерами осуществляется путем непосредственного соединения порта одного прибора с портом другого. Это позволяет создавать сети с различными топологиями с большим числом элементов.

Транспьютер представляет собой микропроцессор, в состав которого входят (рис. 4.3.2.1):

· ЦПУ с сокращенным набором команд (RISC);

· 64-разрядный сопроцессор (FPU) плавающей арифметики с высотой пиковой производительностью, работающий параллельно с ЦПУ;

· внутрикристальное ОЗУ;

· 32-разрядная шина памяти;

· четыре последовательные двунаправленные линии связи (link), обеспечивающие взаимодействие транспьютера с внешним миром, миром, работающих параллельно;

· таймер;

· генераторы системных управляющих сигналов “инициализация”, “анализ”, “ошибка”, управляющие загрузкой и анализом состояния транспьютера, сигнализирующие об ошибках;

· интерфейс внешних событий (event), обеспечивающий асинхронную связь внутреннего процесса и внешнего события.

Рис. 4.3.2.1. Транспьютер: а – структура; б – возможность соединения в плоскую решетку; в – возможность соединения в трех-, четырехмерный куб

Транспьютеры размещаются на транспьютерных модулях (TRAM или TPAM) – дочерних платах, содержащих транспьютер, ОЗУ, переключатели для выбора режимов и интерфейс, включающих гнезда/штекеры питания, четыре линии связи, линии внешних событий и системных управляющих сигналов. В зависимости от состава TPAM может иметь разные физические размеры, которые стандартизованы и пронумерованы. Так, наименьший TPAM имеет номер 1, следующий - 2 и т.д.

ТРАМы в свою очередь размещаются на объединительных платах, которые либо непосредственно включаются в некоторый компьютер, либо соединенные вместе составляют сетевой компьютер. Известно два типа объединительных плат, подключаемых к компьютеру (вычислительные транспьютерные платы):

- загружаемые по линии связи платы общего назначения, начальная загрузка которых осуществляется программой главного компьютера по линии связи, соединяющей главный компьютер и транспьютер (корневой транспьютер), специально выделенный для взаимодействия с главным компьютером;

- загружаемы из ПЗУ платы, предназначенные для автономных, встроенных систем.

Изначально транспьютеры производила фирма Inmos. В настоящее время ряд зарубежных фирм пошел по пути создания транспьютероподобных микропроцессоров, имеющих гораздо большую вычислительную мощность, чем транспьютер фирмы Inmos (например, фирма Texas Instruments выпустила сигнальный процессор TMS320С40 с производительностью 50 Mflops).

Возникновение высокопроизводительных параллельных вычислительных систем на базе транспьютеров и транспьютероподобных микропроцессоров в свое время потребовало создания новых эффективных операционных систем.

Дата добавления: 2014-01-05