7. Способы обмена ядра эвм с внешними устройствами. Сущность и назначение стандартного интерфейса.

Передача инф-ции с внешних с периферийных устройств на ЭВМ наз. операцией ввода. Обратная передача наз. операция вывода.

Производительность и эффективность ЭВМ опред. не только возможностями ее процессора и характеристиками основной памяти, но и составом периферийного оборудования, его технич. данные и способом организации совместной работы с ЭВМ.

Стремление к повышению производительности ЭВМ привело к автономности внешних устройств. (начиная со 2-го поколения, для того, чтобы обеспечить согласование скорости работы с устройствами в ЭВМ). Автономность внешних устройств заставила разработать опред-ую технологию обращения к внешним устройствам (т.е. интерфейс). После унификации этой технологии появилось понятие «стандартный интерфейс».

Стандартизация интерфейса ввода/вывода позволило изменять конфигурацию ЭВМ путем изменения набора внешних устр-в.

По мере совершенствования и развития программ и аппаратных устр-в, расширявших диапазон использования ЭВМ, возник комплекс средств, обеспечивающий связь ядра ЭВМ с перифер. устр-ами различного типа и назначения. В число этих средств входят аппаратные и программные средства. Весь этот комплекс получил название – интерфейс.

В зависимости от вида соединения устр-в различают: внутренний интерфейс ЭВМ (предназначен для сопряжения элементов внутри системного блока); интерфейс ввода/вывода для сопряжения различных устр-в с системным блоком; интерфейс межмашинного обмена (при локальных сетях); интерфейс человеко-машинного обмена.

В зависимости от используемых программно-техниче. средств интерфейсы ввода/вывода делятся на 2 уровня: физический и логический.

В зависимости от степени участия ЦП в обмене данными в интерфейсе могут применяться 3 способа обмена: режим сканирования; синхронный; прямой доступ к памяти.

Режим сканирования явл-ся малопроизводительным, т.к. требует от ЦП выполнения множества мелких операций, что снижает скорость передачи.

Синхронный режим ЦП также выполняет основную работу по организации обмена, но в отличие от асинхронного, он не ждет готовности устр-ва, а производит параллельно другую работу.

Прямой доступ к памяти. Для быстрого ввода/вывода блока данных и рагрузки ЦП от операций ввода/вывода используют прямой доступ к памяти, осуществляющий обмен данными между осн. памятью и внешними устр-ами автономно от ЦП.

Режим прямого доступа к памяти позволяет: освободить ЦП от управления операциями ввода/вывода; позволяет ЦП вести параллельную работу наряду с организацией обмена между осн. памятью и внешн. устр-ами; обеспечивает скорость обмена данными; ограничивается только пропускной способностью каналов памяти между основной памятью и внешними устр-ами.

8. Принципы построения, классификация и виды архитектур вс

Основные принципы построения, закладываемые при создании ВС: - возможность работы в разных режимах; - модульность структуры технических и программных средств; - унификация и стандартизация технических и программных решений; - иерархия в организации управления процессами; - способность систем к адаптации, самонастройке и самоорганизации; - обеспечение необходимым сервисом пользователей при выполнении вычислений.

Классификация ВС:

-По назначению ВС делят на универсальные и специализированные. Универсальные ВС предназначаются для решения самых различных задач. Специализированные системы ориентированы на решение узкого класса задач. - По типу ВС различаются на многомашинные и многопроцессорные ВС. По типу ЭВМ или процессоров, используемых для построения ВС, различают однородные и неоднородные системы. Однородные системы предполагают комплексирование однотипных ЭВМ (процессоров), неоднородные - разнотипных. - По степени территориальной разобщенности вычислительных модулей ВС делятся на системы совмещенного (сосредоточенного) и распределенного типов. Многопроцессорные системы относятся к системам совмещенного типа. -По методам управления элементами ВС различают централизованные, децентрализованные и со смешанным управлением. В централизованных ВС за это отвечает главная, или диспетчерская, ЭВМ. В системах со смешанным управлением совмещаются процедуры централизованного и децентрализованного управления. -По принципу закрепления вычислительных функций за отдельными ЭВМ различают системы с жестким и плавающим закреплением функций. -По режиму работы ВС различают системы, работающие в оперативном и неоперативном временных режимах. Первые, как правило, используют режим реального масштаба времени. Этот режим характеризуется жесткими ограничениями на время решения задач в системе и предполагает высокую степень автоматизации процедур ввода-вывода и обработки данных.

Архитектура вычислительных систем:

Архитектура ВС - совокупность характеристик и параметров, определяющих функционально-логическую и структурную организацию системы. Существуют четыре основные архитектуры ВС: 1) одиночный поток команд - одиночный поток данных (ОКОД) (SISD); 2) одиночный поток команд - множественный поток данных (ОКМД) (SIMD; 3)множественный поток команд - одиночный поток данных (МКОД) (MISD); 4)множественный поток команд - множественный поток данных (МКМД) (MIMD). Коротко рассмотрим отличительные особенности каждой из архитектуры. Архитектура ОКОД охватывает все однопроцессорные и одномашинные варианты систем, т.е. с одним вычислителем. Здесь параллелизм вычислений обеспечивается путем совмещения выполнения операций отдельными блоками АЛУ, а также параллельной работой устройств ввода-вывода информации и процессора. Архитектура ОКМД предполагает создание структур векторной или матричной обработки. Системы этого типа обычно строятся как однородные, т.е. процессорные элементы, входящие в систему, идентичны, и все они управляются одной и той же последовательностью команд. Однако каждый процессор обрабатывает свой поток данных. Третий тип архитектуры МКОД предполагает построение своеобразного процессорного конвейера, в котором результаты обработки передаются от одного процессора к другому по цепочке. В современных ЭВМ по этому принципу реализована схема совмещения операций, в которой параллельно работают различные функциональные блоки, и каждый из них делает свою часть в общем цикле обработки команды. Архитектура МКМД предполагает, что все процессоры системы работают по своим программам с собственным потоком команд. В простейшем случае они могут быть автономны и независимы.