7Способы обмена ядра эвм и внешних устройств. Стандартный интерфейс.

Стремление к повышению производительности ЭВМ привело к появлению автономности внешних устройств, начиная со 2ого поколения для того, чтобы обеспечить согласование скорости работы с устройствами в ЭВМ.

Автономность внеш. устройств заставило разработать определенную технолог. обращение к внеш. устройствам, т.е. интерфейс.

После унификации этой технологии появилось понятие стандартного интерфейса. Стандартизация интерфейсов I\O позволила изменять конфигурацию ЭВМ путем изменения набора внеш. устройств. По мере совершенствования и развития ПО и аппаратной части, расширился и диапазон использования ЭВМ. В результате возник комплекс средств, обеспечивающих связь ядра ЭВМ с пер.о. различного типа и назначения. В число этих средств входят soft и hardware (линии связи, шины, сигналы, Эл. схемы, алгоритмы, программы, предназначенные для обеспечения обмена информацией) Весь этот комплекс называется интерфейсом.

В зависимости от используемых программных тех. средств интерфейсы I\O делятся на:

• физический уровень

• логический уровень

В зависимости от степени участи ЦП в обмене данными в информационных системах применяется 3 способа управления обменами:

1. режим сканирования (асинхронный)

2. синхронный обмен

3. прямой доступ к памяти

Асинхронный режим является малопроизводительным, т.к. требуется от ЦП выполнения множество мелких операций, что снижает скорость передачи. Отсюда а) ЦП постоянно задействован в управлении внеш. оборудовании и не может выполнять др. работу; б)при быстродействующем пер.о. ЦП не успевает организовать своевременный обмен.

Синхронный режим. ЦП также выполняет основную работу по организации обмена, но в отличие от режима сканирования, он не ждет готовности устройства, а производит парал. другую работу, однако в случае необходимости внеш. устройство с помощью прерываний обращается к ЦП.

Для быстрого I\O блоков данных и разгрузки ЦП от операций I\O используют прямой доступ к памяти (DMA), осуществляющий обмен данными между ОП и внеш. устройствами автономно от ЦП. В этом случае устройство-контроллер прямого доступа, который перед началом обмена программируется ЦП сколько и каких данных необходимо переслать из ОП, затем ЦП переключается на другую работу.

Режим DMA позволяет:

1. освободить ЦП от управления операциями I\O/

2. позволяет ЦП вести параллельную работу на ряду с организацией обмена между внеш. устройствами и ОЗУ.

8 Принципы построения, классификация и виды архитектур вычислительных систем

Одним из путей совершенствования средств ВТ является переход к использованию принципа параллельных вычислений, а также использование идей построения многопроцессорных систем, объединенных в несколько объединенных ЦП или ЭВМ. В этом направлении большой возможности для совершенствования средств ВТ, однако пока отсутствует единая теоретическая база, которая подвела бы более целенаправленно и оптимально разработаны новые варианты ВТ.

Вычислительная система – совокупность взаимодействующих процессоров или ЭВМ, а также соответствующие пер.о. ( средств интерфейса и ПО), предназанченные для подготовки и решения пользовательских задач. Отличительной особенностью ВС от автономных ЭВМ является наличие в них нескольких вычислителей, обеспечивающие параллельную обработку данных.

Путем создания ВС стремятся к достижению следующих целей:

1. повышение производительности за счет ускорения процессов обработки данных

2. повышение надежности и достоверности вычислений

3. предоставление дополнительных сервисных услуг и т.д.

Режим параллельных вычислений усложняет управление этим процессом. Этот пункт выполняет ОС ВС.

Важнейшими предпосылками возникновения и развития ВС является экономические факторы.

Основные принципы построения ВС:

1. возможность работы ВС в разных режимах

2. модульность структуры тех. и программных средств, что позволяет модернизировать ВС без коренных изменений

3. унификация и стандартизация тех. средств и ПО

4. иерархия управления вычислительных процессов

5. адаптивность ВС к условиям применения

6. сервисное обслуживание пользователей

ВС могут быть классифицированы по назначению и функциям, по типам и числу ЭВМ (или ЦП), по архитектуре ВС, режимам работы, методам управления и т.д.

Основные – принцип структурной и функциональной организации ВС.

По назначению

• универсальные

• специализированные

По типу

• многомашинные

• многопроцессорные

По типу использования ЦП или ЭВМ

• однородные

• неоднородные

По степени территориальной обобщенности модулей

• система совмещенного типа

• распределенного типа

По методам управления модулями ВС делятся на системы

• централизованного типа

• децентрализованного типа

• смежного типа

По закреплению функций между ЭВМ и ЦП

• ВС с жестким закрепление функций

• ВС с плавным закрепление функций

По режиму работы

• с оперативным временным режимом

• с неоперативным временным режимом

Архитектура ВС

Разнообразие структур ВС затрудняет их изучение и анализ. Целесообразнее классифицировать на основе обобщенных характеристик, для этого вводится понятие:

Архитектура ВС – совокупность параметров и характеристик ВС, определяющих ее функционально-логическую структурную организацию

Т.к. ВС появились как системы параллельного типа, целесообразнее рассматривать классификацию систем с этой точки зрения. Такая классификация архитектуры ВС была предложена М. Флином в 60х гг.

Основа классификации – одинарность\множественность потоков, команд и данных

Согласно классификации можно выделить 4 типа:

• одиночный поток команд, один. поток данных (ОКОД, SISD)

• одиночный поток команд, множественный поток данных (SIMD)

• множ. поток команд, од. поток данных (MISD)

• множ. поток команд, множ. поток данных (MIMD)