Курс лекций - конспект от Томилина в PDF, страница 6

Управляющее слово обмена может бытьпомещено на регистр управляющего слова в устройстве “селекторный канал” драйверомвнешнего устройства непосредственно, или оно может быть взято устройством “селекторныйканал” из подготовленной драйвером в оперативной памяти последовательности управляющихслов обмена, содержащих информацию о ряде последовательных обменов с этим внешнимустройством (“программа подканала”). Непосредственная работа с внешним устройством(запись/считывание) производится его контроллером по информации, переданной емудрайвером 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” происходитвыбор соответствующего номеру внешнего устройства (“подканала”) адресного словаподканала из группы подготовленных драйверами внешних устройств адресных словподканалов, содержащих “текущие” адреса управляющих слов обмена с внешнимиустройствами.

Выбранное адресное слово подканала передается на регистр адресного слова вустройстве “селекторный канал”. Затем по адресу, размещенному в адресном слове подканалавыбирается текущее управляющее слово обмена из программы подканала и помещается нарегистр управляющего слова обмена. После этого монопольно происходит описанный вышепроцесс обмена данными между внешним устройством и оперативной памятью поселекторному каналу. После окончания обмена следующий обмен данными можетвыполняться с этим же или другим внешним устройством, подключенным к данномуселекторному каналу.Устройство “мультиплексный канал” предназначено для “параллельного” выполненияобменов с подключенными к нему несколькими внешними устройствами.

Выполнение таких1516обменов производится группами (“блоками”) данных, на которые автоматически разбиваетсямассив 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”. Разницазаключается в том, что по сигналу внешнего устройства о готовности к передаче данных черезмультиплексный канал осуществляется передача лишь “текущего” блока данных из всегообмениваемого массива данных, после чего измененное состояние управляющего словаобмена (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 оперативнойпамятью и выделенным для внешнего устройства буфером в памяти его контроллера.

Приемданных из внешнего устройства в этот буфер или выдача данных из этого буфера во внешнееустройство происходит под управлением контроллера устройства. Рассмотренная организацияработы мультиплексного канала позволяет обеспечить фактически параллельную работунескольких подключенных к нему «медленных» внешних устройств (например, терминаловввода-вывода информации).В устройствах «селекторный канал» и «мультиплексный канал» после окончанияобмена с внешним устройством изменяется адресное слово подканала, чтобы можно было понаходящемуся в нем адресу найти в программе подканала новое управляющее слово обмена сданным внешним устройством.Многомашинные вычислительные системыМногомашинные вычислительные системы стали возникать практически сразу послепоявления первых ЭВМ. Появление новой машины (как правило, более производительной) вкакой-либо организации стимулировало объединение машин в основном в целях организации“разделения труда” – менее производительной ЭВМ поручалась организация ввода-выводаданных, а более производительная ЭВМ выполняла основную обработку информации.

Болееразвитым вариантом “разделения труда” в многомашинном комплексе является организация“конвейера ЭВМ”, в котором каждая ЭВМ выполняет свой этап обработки поступающихпорций входной информации и передает полученные результаты другой ЭВМ для дальнейшейобработки. Достигаемая при этом высокая производительность существенна для эффективнойработы систем обработки информации в реальном времени. ЭВМ объединялись и в целяхрезервирования (в том числе “горячего” резервирования - для срочного продолженияобработки информации при отказе ЭВМ), а также в целях контроля правильности вычислений- выполнялась одна и та же обработка информации на разных ЭВМ и сравнение (в том числепоэтапное) полученных результатов. Имеющие в настоящее время широкое распространение“локальные” и “глобальные” сети ЭВМ являются логическими подмножествами классамногомашинных комплексов.Естественным является классификационное разделение класса многомашинныхвычислительных систем на системы с “сильной” и “слабой” связью входящих в них ЭВМ.

Ксистемам с “сильной” связью относятся системы, в которых передача данных от одноймашины к другой происходит со скоростью порядка скорости работы оперативной памятимашины. Это может быть реализовано при использовании быстрых каналов, связывающихоперативные памяти машин (например, рассмотренных выше селекторных каналов), или прииспользовании общедоступной для всех машин оперативной памяти. В системах с “слабой”связью данные могут передаваться между машинами по медленным каналам (например,телефонным) или через промежуточное помещение во внешнюю память, доступную длямашин, входящих в систему (например, на магнитные диски через контроллер, имеющийнесколько входов).1617Многомашинный вычислительный комплекс с общедоступной памятьюПостроение такого комплекса преследовало несколько целей: организацию работыупомянутого выше “конвейера ЭВМ”, использование общих внешних устройств (к внешнимустройствам, подключенным к одной ЭВМ, могли иметь доступ задачи, решаемые на другихЭВМ), резервирование.В систему входили универсальные ЭВМ, отдельные устройства оперативной памяти,специализированные ЭВМ управления работой внешних устройств.

Эти основныекомпоненты соединялись с помощью быстродействующей сети с коммутаторами,содержащими информацию о структуре (“картине”) сети. По такой сети передавалисьодиночные “сообщения”, содержащие передаваемые данные и адреса их “источников” и“приемников” (ячеек оперативной памяти, регистров процессоров). По адресной информациив сообщениях коммутаторы, имея “картину” сети, передавали их по нужным направлениямсети. Передача групп данных осуществлялась с помощью разбиения их на отдельныепередаваемые сообщения.К специализированным (“периферийным”) машинам подключался набор внешнихустройств, управляемых операционными системами этих машин. Заявки на выполнениеобменов с внешними устройствами передавались этим операционным системамоперационными системами других машин комплекса.Фактически обеспечивалась параллельная работа (в том числе в режиме “конвейера”)всех ЭВМ комплекса.СуперЭВМ как многомашинный вычислительный комплексБольшой объем обработки информации, осуществляемый в суперЭВМ, поддерживаетсяразвитыми средствами управления обработкой, подготовки заданий на обработку, подготовкии передачи исходных данных, запоминания и выдачи результатов на устройства выводаинформации.

Этими средствами являются так называемые “внешние” ЭВМ (“машиныспутники”, “front-end computers”), подключаемые через каналы различного типа к “основномувычислителю” (многопроцессорному комплексу или кластеру).Эффективное использование большой производительной суперЭВМ во многих случаяхтребует организации развитой телекоммуникационной связи с ней многих удаленныхабонентов для загрузки суперЭВМ заданиями на обработку данных.17.