Лекц.БЦВМиСР1-8(2) (Все лекции по БВМиС в ворде), страница 10

Рис. 6. 17. Простейший вариант Сх. ФАСМК.

Функциональные сигналы при таком способе микропрограммирования формируются с помощью дешифраторов, как это показано на рис. 6. 18.

3

3

3

3

ДШ1

Ф_К Ф₇ Ф₈ Ф₄ Ф₁

ДШ2

Ф₂ Ф₉ Ф₁₁ Ф₁₄Ф₁₇

ДШ3

Ф₆ Ф₃ Ф₁₂ Ф₁₅ Ф₁₈

ДШ4

Ф₅ Ф₁₀ Ф₁₃ Ф₁₆ Ф₁₉

П1

П2

П3

П4

УА

А

Сх. ФАСМК

ЗУ МК

18

4

6

5 4 3 2 1

5 4 3 2 1

5 4 3 2 1

5 4 3 2 1

Рис.6. 18. Схема формирования функциональных сигналов (Ф₁÷ Ф₁₉ , Ф_К) при смешанном способе микропрограммирования.

Тема№ 7.

Бортовые цифровые вычислительные системы (БЦВС).

БЦВС - это специальный класс вычислительных систем, устанавливаемых на борту подвижных объектов (самолетов, ракет, космических аппаратов, морских судов, наземных транспортных и военных средств и т.д.). Бортовое применение вычислительных систем накладывает на них те же самые ограничения, что и на бортовые вычислительные машины (см. тему№1), а кроме того приводит к необходимости применения экономичных (по количеству физических линий) и надежных системных интерфейсов (один из которых будет рассмотрен в рамках темы №8).

7.1. Определение: БЦВС – это совокупность взаимосвязанных и согласованно действующих аппаратно–программных средств передачи, хранения и переработки цифровой информации, размещенные на борту подвижного объекта и обеспечивающих преобразования входных данных в итоговые результаты в соответствии с заданными целями функционирования. БЦВС имеет в своем составе несколько операционных устройств, обеспечивающих переработку информации. Вычислительную машину с одним операционным устройством можно рассматривать как частный случай вычислительной системы.

Существует большое количество различных типов БЦВМ , все разнообразие которых можно классифицировать по различным признакам их идентификации.

Существует несколько систем классификации, в том числе такие как Эрлагенская схема, классификация Шора, Флинна и д.р.

Мы рассмотрим классификацию Флинна, дополнив ее другими признаками классификации.

7.2 Классификация Флинна

Признаки классификации:

1. Тип потока команд

   1. Одиночный поток команд (ОК);

   2. Множественный поток команд (МК)

2. Тип потока данных:

   1. Одиночный поток данных (ОД);

   2. множественный поток данных (МД).

В соответствии с этими двумя признаками классификации все вычислительные системы можно разбить на 4 класса:

Тип потока Тип команд потока данных	ОК	МК
ОД	ОКОД 1	МКОД 2
МД	ОКМД 3	МКМД 4

Примеры ВС различных классов:

1. ОКОД – частный случай ВС – однопроцессорная вычислительная машина;

2. МКОД – конвейерные вычислительные системы;

3. ОКМД – матричные вычислительные системы;

4. МКМД – многопроцессорные , многомашинные вычислительные системы.

Кроме упомянутых выше двух признаков классификации можно ввести дополнительные (уточняющие) признаки:

1. Способ обработки данных:

   1. Пословная обработка (С);

   2. Поразрядная обработка (Р).

2. Степень связанности функциональных элементов системы:

   1. Высокая степень связанности (ВС);

   2. Низкая степень связанности (НС).

1. Тип связей между элементами ВС:

   1. Для ВС с низким уровнем связанности:

      1. К – К – канал – канал ;

      2. ОВЗУ – через общее внешнее ЗУ;

   2. Для ВС с высоким уровнем связанности :

      1. ОШ – общая шина ;

      2. МШ – множество шин (с использованием многовходовых ЗУ);

      3. ОП – общая память.

Ниже приводятся примеры вычислительных систем различных классов с уточняющими признаками классификации (3,4,5).

1. ОКОД – однопроцессорная ВС:

1. МКОД – конвейерные ВС:

ФП_i, УУ_i - i ^й функциональный процессор со своим устройством управления.

Конвейерные ВС используются для обработки радиолокационной информации и в стационарном (устоявшемся ) режиме обеспечивают увеличение быстродействия до К раз (К=5 10).

1. ОКМД – матричные ВС.

ЗУ операндов (данных)

М 1.1	М 1.2	...	М 1.m
М 2.1	М 2.2	...	М 2.m
. . .		. ... .	. . .
М k.1	М k.2	...	М k.m

ПЭ_ij - процессорный элемент i-той строки и j-того столбца матрицы и обрабатываемый этим процессором массив данных M_ij в ЗУ операндов (данных).

По дополнительным признакам конвейерную ВС можно классифицировать как ВС подклассов 3.1 (С); 4.1 (ВС); а матричную ВС – как систему подклассов 3.1 (С); 4.2 (НС).

1. МКМД – несколько примеров , различающихся по дополнительным признакам классификации.

1. Система МКМД с (С), (ВС), ОШ(с общей шиной)

ОШ (Общая шина)

Узкое место в таких системах – пропускная способность общей шины. Максимальное увеличение быстродействия (производительности) таких ВС ограниченно величиной по сравнению с производительностью одного процессора.

1. Многомашинные вычислительные системы – наиболее распространенный тип БЦВС.

В М

К-го СИ К-го уровня

у ровня

В М

II СИ II уровня

уровня

В М

СИ I уровня

I уровня

Информационное поле

(датчики и приемники информации)

Как правило многомашинные вычислительные системы – это многоуровневые иерархические (с точки зрения обобщения информации от датчиков) системы с использованием нескольких взаимосвязанных (через ВМ уровней) системных интерфейсов (СИ). На современных военных самолетах используются именно такие вычислительные системы.

Тема 8.

Интерфейсы вычислительных машин и систем.

8.1 Интерфейс – это совокупность аппаратных, программных и механических средств, обеспечивающих информационную, электрическую и конструктивную совместимость узлов, машин и систем.

8.2 Информационная совместимость – согласованность взаимодействий функциональных узлов (частей) в соответствии с совокупностью логических условий:

1) структуры и состава шин;

2) набора процедур реализации режимов функционирования;

3) способов кодирования и форматов информации:

4) временных соотношений между сигналами.

Перечисленные логические условия информационной совместимости определяют:

- функциональную и структурную организацию интерфейса;

- объем и сложность схемотехнического оборудования и программного обеспечения;

- пропускную способность;

- надежность интерфейса.

8.3 Электрическая совместимость – это согласованность параметров электрических сигналов в соответствии с условиями электрической совместимости, определяющими:

1) тип приемо-передающих элементов (ППЭ)

2) соотношение между логическим и электрическим состоянием сигналов и пределы их изменения;

3) коэффициенты нагрузочной способности (ППЭ);

4) допустимые значения нагрузки линии;

5) схему согласования линии;

6) допустимую длину и порядок подключения линий к разъемам;

7) требования к источникам и цепям электропитания;

8) требования к помехоустойчивости;

9) требования к заземлению.

Перечисленные условия электрической совместимости влияют на такие характеристики интерфейса, как:

- скорость обмена данными;

- топология системы;

- допустимое число подключаемых элементов;

- помехозащищенность.

8.4 Конструктивная совместимость – это согласованность конструктивных элементов интерфейса, предназначенных для обеспечения механического контакта электрических соединений и механической замены сменных элементов, узлов, устройств и блоков.

Условия конструктивной совместимости определяют:

1. тип соединительных элементов (разъем, штекер,…);

2. конструкцию платы, каркаса, стойки;

3. конструкцию среды передачи информации (кабельного соединения ).

8.5 Принципы организации интерфейсов.

Основные составляющие интерфейса:

И = {M,У,A,C,K}

М (СП) – магистраль (среда передачи) информационная;

У – технические устройства, обеспечивающие прохождение информации;

А – алгоритмы управления обменом;

С – сигналы, обеспечивающие передачу информации;

К – конструктивная реализация интерфейса.

8.6 Структурная схема интерфейса.

Функциональный блок

Управляющий блок