Селекторные и мультиплексные каналы

Параллелизм использования внешних устройств ЭВМ

Параллельная обработка информации в вычислительных системах требует в большинстве случаев организации параллельного выполнения многих потоков входных и выходных данных и временного помещения во внешнюю память и считывания из нее промежуточных результатов обработки информации.

Используются два основных способа организации параллельной работы внешних устройств ЭВМ:

- с использованием аппаратуры “селекторных” и “мультиплексных” каналов;

- с использованием аппаратуры “общей шины”.

Устройства “селекторный канал” и “мультиплексный канал” автоматически осуществляют задаваемые операционной системой (“драйверами” - программами управления работой устройств) обмены данными между оперативной памятью и устройствами, подключенными к этим каналам.

К селекторным каналам через специальную аппаратуру непосредственного управления устройствами (“контроллеры” – control unit) подключаются устройства, обмен данными с которыми производится в режиме монопольного захвата канала. Операционная система выбирает одно из устройств, подключенных к селекторному каналу, и запускает обмен информацией с ним в монопольном режиме использования селекторного канала. Эффективное использование селекторного канала возможно для обмена через него с так называемыми “быстрыми” внешними устройствами. Основными такими устройствами являются устройства внешней памяти на магнитных дисках. К селекторному каналу может быть подключено несколько групп устройств через свое для каждой группы устройство управления работой устройств. К оперативной памяти может быть подключено несколько параллельно работающих селекторных каналов. Осуществлению такой возможности способствует рассмотренное выше “расслоение” оперативной памяти на параллельно работающие блоки.

Управление обменом данными осуществляет устройство “селекторный канал” с использованием подготовленного драйвером операционной системы “управляющего слова” обмена, помещаемого на регистр управляющего слова обмена устройства “селекторный канал”.

Управляющее слово обмена содержит адрес обмениваемых данных по оперативной памяти, постоянно изменяющийся устройством “селекторный канал” в процессе обмена, и, соответственно, постоянно уменьшающуюся в процессе обмена величину количества данных, которые осталось передать (или конечный адрес по оперативной памяти передаваемого массива данных), для контроля окончания обмена. Управляющее слово обмена может быть помещено на регистр управляющего слова в устройстве “селекторный канал” драйвером внешнего устройства непосредственно, или оно может быть взято устройством “селекторный канал” из подготовленной драйвером в оперативной памяти последовательности управляющих слов обмена, содержащих информацию о ряде последовательных обменов с этим внешним устройством (“программа подканала”). Непосредственная работа с внешним устройством (запись/считывание) производится его контроллером по информации, переданной ему драйвером внешнего устройства при подаче команды “пуск обмена”.

По сигналу о готовности конкретного внешнего устройства к выполнению обмена, поступившему из контроллера этого устройства в устройство “селекторный канал” происходит выбор соответствующего номеру внешнего устройства (“подканала”) адресного слова подканала из группы подготовленных драйверами внешних устройств адресных слов подканалов, содержащих “текущие” адреса управляющих слов обмена с внешними устройствами. Выбранное адресное слово подканала передается на регистр адресного слова в устройстве “селекторный канал”. Затем по адресу, размещенному в адресном слове подканала выбирается текущее управляющее слово обмена из программы подканала и помещается на регистр управляющего слова обмена. После этого монопольно происходит описанный выше процесс обмена данными между внешним устройством и оперативной памятью по селекторному каналу. После окончания обмена следующий обмен данными может выполняться с этим же или другим внешним устройством, подключенным к данному селекторному каналу.

Устройство “мультиплексный канал” предназначено для “параллельного” выполнения обменов с подключенными к нему несколькими внешними устройствами. Выполнение таких обменов производится группами (“блоками”) данных, на которые автоматически разбивается массив данных, передаваемый в каждом обмене. Через мультиплексный канал чередуется (“мультиплексируется”) передача блоков данных (возможно, состоящих даже из одного байта – “байт-мультиплексный” режим) по разным “подканалам” (внешним устройствам), подключенным к мультиплексному каналу. Цикл работы устройства “мультиплексный канал” похож на описанный выше цикл работы устройства “селекторный канал”. Разница заключается в том, что по сигналу внешнего устройства о готовности к передаче данных через мультиплексный канал осуществляется передача лишь “текущего” блока данных из всего обмениваемого массива данных, после чего измененное состояние управляющего слова обмена (по адресу оперативной памяти и количеству еще не переданных данных) переписывается из регистра управляющего слова обмена устройства “мультиплексный канал” обратно в программу подканала.

Обмен блоками данных по мультиплексному каналу производится между оперативной памятью и выделенным для внешнего устройства буфером в памяти его контроллера. Прием данных из внешнего устройства в этот буфер или выдача данных из этого буфера во внешнее устройство происходит под управлением контроллера устройства. Рассмотренная организация работы мультиплексного канала позволяет обеспечить фактически параллельную работу нескольких подключенных к нему «медленных» внешних устройств (например, терминалов ввода-вывода информации).

В устройствах «селекторный канал» и «мультиплексный канал» после окончания обмена с внешним устройством изменяется адресное слово подканала, чтобы можно было по находящемуся в нем адресу найти в программе подканала новое управляющее слово обмена с данным внешним устройством.

Дата добавления: 2014-01-07