Лекции 2010 года, страница 6

Эффективное использование селекторногоканала возможно для обмена через него с так называемыми “быстрыми” внешнимиустройствами. Основными такими устройствами являются устройства внешнейпамяти на магнитных дисках. К селекторному каналу может быть подключенонесколько групп устройств через свое для каждой группы устройство управленияработой устройств. К оперативной памяти может быть подключено несколькопараллельно работающих селекторных каналов. Осуществлению такой возможностиспособствует рассмотренное выше “расслоение” оперативной памяти на параллельноработающие блоки.Управление обменом данными осуществляет устройство “селекторный канал”сиспользованиемподготовленногодрайверомоперационнойсистемы“управляющего слова” обмена, помещаемого на регистр управляющего слова обменаустройства “селекторный канал”.Управляющее слово обмена содержит адрес обмениваемых данных пооперативной памяти, постоянно изменяющийся устройством “селекторный канал” впроцессе обмена, и, соответственно, постоянно уменьшающуюся в процессе обменавеличину количества данных, которые осталось передать (или конечный адрес пооперативной памяти передаваемого массива данных), для контроля окончанияобмена.

Управляющее слово обмена может быть помещено на регистр управляющегослова в устройстве “селекторный канал” драйвером внешнего устройстванепосредственно, или оно может быть взято устройством “селекторный канал” изподготовленной драйвером в оперативной памяти последовательности управляющихслов обмена, содержащих информацию о ряде последовательных обменов с этимвнешним устройством (“программа подканала”).

Непосредственная работа свнешним устройством (запись/считывание) производится его контроллером по1718информации, переданной ему драйвером внешнего устройства при подаче команды“пуск обмена”.По сигналу о готовности конкретного внешнего устройства к выполнениюобмена, поступившему из контроллера этого устройства в устройство “селекторныйканал” происходит выбор соответствующего номеру внешнего устройства(“подканала”) адресного слова подканала из группы подготовленных драйверамивнешних устройств адресных слов подканалов, содержащих “текущие” адресауправляющих слов обмена с внешними устройствами.

Выбранное адресное словоподканала передается на регистр адресного слова в устройстве “селекторный канал”.Затем по адресу, размещенному в адресном слове подканала выбирается текущееуправляющее слово обмена из программы подканала и помещается на региструправляющего 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”выполнения обменов с подключенными к нему несколькими внешнимиустройствами.

Выполнение таких обменов производится группами (“блоками”)данных, на которые автоматически разбивается массив данных, передаваемый вкаждом обмене. Через мультиплексный канал чередуется (“мультиплексируется”)передача блоков данных (возможно, состоящих даже из одного байта – “байтмультиплексный” режим) по разным “подканалам” (внешним устройствам),подключенным к мультиплексному каналу. Цикл работы устройства“мультиплексный канал” похож на описанный выше цикл работы устройства“селекторный канал”.

Разница заключается в том, что по сигналу внешнегоустройства о готовности к передаче данных через мультиплексный каналосуществляется передача лишь “текущего” блока данных из всего обмениваемогомассива данных, после чего измененное состояние управляющего слова обмена (поадресу 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 междуоперативной памятью и выделенным для внешнего устройства буфером в памяти егоконтроллера. Прием данных из внешнего устройства в этот буфер или выдачаданных из этого буфера во внешнее устройство происходит под управлениемконтроллера устройства.

Рассмотренная организация работы мультиплексногоканала позволяет обеспечить фактически параллельную работу несколькихподключенных к нему «медленных» внешних устройств (например, терминаловввода-вывода информации).В устройствах «селекторный канал» и «мультиплексный канал» послеокончания обмена с внешним устройством изменяется адресное слово подканала,чтобы можно было по находящемуся в нем адресу найти в программе подканалановое управляющее слово обмена с данным внешним устройством.20 Многомашинные вычислительные системыМногомашинные вычислительные системы стали возникать практическисразу после появления первых ЭВМ.

Появление новой машины (как правило, болеепроизводительной) в какой-либо организации стимулировало объединение машин восновном в целях организации “разделения труда” – менее производительной ЭВМ1819поручалась организация ввода-вывода данных, а более производительная ЭВМвыполняла основную обработку информации.

Более развитым вариантом“разделения труда” в многомашинном комплексе является организация “конвейераЭВМ”, в котором каждая ЭВМ выполняет свой этап обработки поступающих порцийвходной информации и передает полученные результаты другой ЭВМ длядальнейшей обработки. Достигаемая при этом высокая производительностьсущественна для эффективной работы систем обработки информации в реальномвремени. ЭВМ объединялись и в целях резервирования (в том числе “горячего”резервирования - для срочного продолжения обработки информации при отказеЭВМ), а также в целях контроля правильности вычислений - выполнялась одна и таже обработка информации на разных ЭВМ и сравнение (в том числе поэтапное)полученных результатов.

Имеющие в настоящее время широкое распространение“локальные” и “глобальные” сети ЭВМ являются логическими подмножествамикласса многомашинных комплексов.Естественнымявляетсяклассификационноеразделениеклассамногомашинных вычислительных систем на системы с “сильной” и “слабой” связьювходящих в них ЭВМ. К системам с “сильной” связью относятся системы, в которыхпередача данных от одной машины к другой происходит со скоростью порядкаскорости работы оперативной памяти машины. Это может быть реализовано прииспользовании быстрых каналов, связывающих оперативные памяти машин(например, рассмотренных выше селекторных каналов), или при использованииобщедоступной для всех машин оперативной памяти.

В системах с “слабой” связьюданные могут передаваться между машинами по медленным каналам (например,телефонным) или через промежуточное помещение во внешнюю память, доступнуюдля машин, входящих в систему (например, на магнитные диски через контроллер,имеющий несколько входов).21Многомашинныйвычислительныйкомплекс с общедоступной памятьюПостроение такого комплекса преследовало несколько целей: организациюработы упомянутого выше “конвейера ЭВМ”, использование общих внешнихустройств (к внешним устройствам, подключенным к одной ЭВМ, могли иметьдоступ задачи, решаемые на других ЭВМ), резервирование.В систему входили универсальные ЭВМ, отдельные устройства оперативнойпамяти, специализированные ЭВМ управления работой внешних устройств. Этиосновные компоненты соединялись с помощью быстродействующей сети скоммутаторами, содержащими информацию о структуре (“картине”) сети.

По такойсети передавались одиночные “сообщения”, содержащие передаваемые данные иадреса их “источников” и “приемников” (ячеек оперативной памяти, регистровпроцессоров). По адресной информации в сообщениях коммутаторы, имея “картину”сети, передавали их по нужным направлениям сети. Передача групп данныхосуществлялась с помощью разбиения их на отдельные передаваемые сообщения.К специализированным (“периферийным”) машинам подключался наборвнешних устройств, управляемых операционными системами этих машин.

Заявки навыполнение обменов с внешними устройствами передавались этим операционнымсистемам операционными системами других машин комплекса.Фактически обеспечивалась параллельная работа (в том числе в режиме“конвейера”) всех ЭВМ комплекса.192023СуперЭВМкаквычислительный комплексмногомашинныйБольшой объем обработки информации, осуществляемый в суперЭВМ,поддерживается развитыми средствами управления обработкой, подготовки заданийна обработку, подготовки и передачи исходных данных, запоминания и выдачирезультатов на устройства вывода информации. Этими средствами являются такназываемые “внешние” ЭВМ (“машины-спутники”, “front-end computers”),подключаемые через каналы различного типа к “основному вычислителю”(многопроцессорному комплексу или кластеру).Эффективное использование большой производительной суперЭВМ вомногих случаях требует организации развитой телекоммуникационной связи с неймногих удаленных абонентов для загрузки суперЭВМ заданиями на обработкуданных.20.