Структури операційних автоматів із шинною організацією.
Шинная организация является простейшей формой организации компьютера. Компьютер имеет в своем составе следующие функциональные блоки: центральный процессор, память, устройства ввода-вывода.
Под шиной (bus) будем понимать в общем случае многоразрядный интерфейс для обмена информацией. Как правило, такой интерфейс так или иначе стандартизован.
Описание интерфейса включает:
логическое описание (количество и назначение используемых разрядов);
физическое описание (количество разрядов, способ физического сопряжения с интерфейсом);
электрическое описание (используемые уровни сигналов и др.);
протокольное описание (похоже на логическое, но описывает динамику выставления, снятия и взаимозависимости сигналов интерфейса).
Мост (bridge) – в данном случае устройство для согласования двух различных интерфейсов.
Шинная архитектура широко используется в ЭВМ при построении систем ввода/вывода, да и ядра вычислительной системы. Как правило, шинный интерфейс включает линии данных, адреса и управления, может также включать линии питания, «логическую землю» и т.д.
Под системной шиной можно понимать шину, служащую для связи различных компонентов вычислительной системы в единое целое. При этом существует понятие локальной системной шины, подразумевающее, что действие и назначение шины в рамках системы достаточно локально, но расположена шина внутри системы, например, возле ядра. В противоположность системным внешние шины служат для связи ЭВМ с внешними устройствами. Они являются в общем случае более стандартизированными, для того, чтобы внешние устройства различных производителей могли сопрягаться с различными ЭВМ.
Конвеєрний операційний автомат.
Ковеєрна обробка знайшла велике розповсюдження, тому що може виконуватися в системі і з одним процесором. При цьому процесор розділяється на деяке число послідовно аключених операційних блоків. Кожний операційний блок спеціалізується на виконанні суворо розділеного етапу операції (1).
Можна створити такі системи, які забезпечують суміщення операцій не тільки різних програм, але і однієї з різними даними.
Організація конвеєрної обробки інформації наочно відображається при виконанні операції додавання чисел з плаваючою комою. Припустим, є два вектори А і В, які містять n елементів з плаваючою комою. Операцію додавання можна відобразити таким чином :
A+B=ai·2x+bi·2y=C·2xvy
РисКонвейерный
вариант взаимодействия
Векторний операційний автомат з розрядністю даних, що змінюється, і розмірністю вектора.
Концепція і принципи організації розподіленої пам'яті.
три схемы организации памяти: централизованная разделяемая память, распределенная память и распределенная разделяемая память.
В машинах с распределенной памятью последняя поделена между несколькими узлами, каждый из которых содержит несколько процессоров, соединенных с памятью узла как в SMP. Пример — кластер AS/400 OptiConnect (подробнее см. главу 6). Иногда машины с распределенной памятью называют архитектурами без разделения (shared-nothing), так как память не разделяется между узлами, а для связи между ними используется передача сообщений. Преимущество разделяемой памяти в том, что она может быть очень большой, если такое разделение памяти не требуется приложениям.
Если каждый процессор в машине с распределенной памятью может выполнять одну и ту же операцию или одну и ту же программу над множеством независимых друг от друга наборов данных, то подобная конфигурация называется процессором с массовым параллелизмом MPP (massively parallel processor). Пример — система MPP в IBM SP2, использующая по одному процессору на узел[ 23 ]. У SP2 также очень хороший механизм передачи сообщений, позволяющий процессорам быстро обмениваться информацией друг с другом. Системы MPP могут насчитывать тысячи процессоров; их недостаток в том, что такая архитектура полезна только для некоторых типов приложений, таких как параллельная обработка баз данных или научных вычислений (то есть там, где совместное использование данных не требуется).