Для чего служит уровень общей оперативной памяти ооп

Уровни комплексирования

К основным уровням комплексирования относятся:

1)Уровень прямого управления (процессор — процессор);

2)Уровень общей оперативной памяти;

3)Уровень комплексируемых каналов ввода-вывода;

4)Уровень устройств управления внешними устройствами (УВУ);

5)Уровень общих внешних устройств.

На каждом из этих уровней используются специальные техничес­кие и программные средства, обеспечивающие обмен информацией.

Уровень прямого управления служитдля передачи коротких одно­байтовых приказов-сообщений. Последовательность взаимодействия процессоров сводится к следующему. Процессор-инициатор обмена по интерфейсу прямого управления (ЦПУ) передает в блок прямого управления байт-сообщение и подает команду «Прямая запись». У другого процессора эта команда вызывает прерывание, относящееся к классу внешних. В ответ он вырабатывает команду «Прямое чте­ние» и записывает передаваемый байт в свою память. Затем приня­тая информация расшифровывается и по ней принимается решение. После завершения передачи прерывания снимаются, и оба процессо­ра продолжают вычисления по собственным программам. Видно, что уровень прямого управления не может использоваться для передачи больших массивов данных, однако оперативное взаимодействие от­дельными сигналами широко используется в управлении вычисления­ми. У ПЭВМ типа IBM PC этому уровню соответствует комплексирование процессоров, подключаемых к системной шине.

Уровень общей оперативной памяти (ООП) является наиболее предпочтительным для оперативного взаимодействия процессоров. Однако в этом случае ООП эффективно работает только при неболь­шом числе обслуживаемых абонентов. Этот уровень широко исполь­зуется в многопроцессорных серверах вычислительных сетей.

Уровень комплексируемых каналов ввода-вывода предназначается для передачи больших объектов информации между блоками оперативной памяти, сопрягаемых ЭВМ. Обмен данными между ЭВМ осуществляется с помощью адаптера «канал-канал» (АКК) и команд «Чтение» и «Запись».

Адаптер — это устройство, согласующее скорости работы сопрягаемых каналов. Обычно сопрягаются селекторные каналы (СК) машин как наи­более быстродействующие, но можно сопрягать мультиплексные каналы (МК), а также селекторный и мультиплексный. Скорость обмена данны­ми определяется скоростью самого медленного канала. Скорость переда­чи данных по этому уровню составляет несколько Мбайтов/с. В ПЭВМ данному уровню взаимодействия соответствует подключение периферий­ной аппаратуры через контроллеры и адаптеры.

Уровень устройств управления внешними устройствами предпо­лагает использование встроенного в УВУ двухканального переклю­чателя и команд «Зарезервировать» и «Освободить». Двухканальный переключатель позволяет подключать УВУ одной машины к селек­торным каналам различных ЭВМ. По команде «Зарезервировать» канал-инициатор обмена имеет доступ через УВУ к любым накопи­телям на дисках НМД или на магнитных лентах НМЛ.

УВУ магнитных дисков и лент — совершенно различные устрой­ства. Обмен канала с накопителями продолжается до полного завер­шения работ и получения команды «Освободить». Лишь после этого УВУ может подключиться к конкурирующему каналу. Только такая дисциплина обслуживания требований позволяет избежать конфлик­тных ситуаций. Этот уровень целесообразно использовать в вычис­лительных сетях при построении больших банков данных.

Пятый уровень предполагает использование общих внешних уст­ройств. Для подключения отдельных устройств используется авто­номный двухканальный переключатель.

Пять уровней комплексирования получили название логических потому, что они объединяют на каждом уровне разнотипную аппара­туру, имеющую сходные методы управления. Каждое из устройств может иметь логическое имя, используемое в прикладных програм­мах. Этим достигается независимость программ пользователей от конкретной физической конфигурации системы. Связь логической структуры программы и конкретной физической структуры ВС обес­печивается операционной системой по указаниям-директивам пользо­вателя, при запуске ОС и по указаниям диспетчера-оператора вы­числительного центра. Различные уровни комплексирования позво­ляют создавать самые различные структуры ВС.

Второй логический уровень позволяет создавать многопроцессорные ВС. Обычно он дополняется и первым уровнем, что повышает оператив­ность взаимодействия процессоров. Вычислительные системы сверхвы­сокой производительности должны строиться как многопроцессорные. Центральным блоком такой системы является быстродействующий ком­мутатор, обеспечивающий необходимые подключения абонентов (про­цессоров и каналов) к общей оперативной памяти.

Уровни 1, 3, 4, 5 обеспечивают построение разнообразных машин­ных комплексов. Особенно часто используется третий в комбинации с четвертым. Целесообразно их дополнять и первым уровнем.
Пятый уровень комплексирования используется в редких специальных случаях, когда в качестве внешнего объекта используется какое-то дорогое уникальное устройство. В противном случае этот уровень малоэффективен. Любое внешнее устройство — это недостаточно надежное устройство точной механики, а значит, выгоднее использовать четвертый уровень комплексирования, когда можно сразу управлять не одним, а несколькими внешними устройствами, включая и резервные.

Сочетание уровней и методов взаимодействия позволяет создавать самые различные многомашинные и многопроцессорные системы.

Источник

Организация памяти ЭВМ. Принцип Неймана. ООП принцип организации и характеристики.

Память – это место, где хранится программы и данные представленные в двоичном виде.

Два существенных уровня памяти:

ООП – память с произвольной выборкой используется как основное хранилище, где находятся программы и данные во время выполнения.

Сверх ОЗУ – включает в себя группу запоминающих устройств с различной организацией, обычно не большой емкостью(стек(и), кэш, буфера).

Регистровая память – вид сверх ОЗУ

· Регистры общего назначения, использование которых, определяется программистом по своему усмотрению

· Специализированные регистры – значение строго определено (примеры: регистр команды, стековая память)

Основная оперативная память – (является обязательным элементом вычислительной машины) это адресное запоминающее устройство с произвольной выборкой. Каждая единица хранения (ячейка памяти) имеет уникальный номер (адрес). Все ячейки имеют одинаковую емкость.

“С произвольной выборкой” – обозначает, что время доступа к любой ячейке памяти не зависит от последовательности обращения к другим ячейкам памяти и не привязывает заданной конкретные характеристики.

ООП организованна в виде одномерного массива, где роль индекса выполняет адрес.

Организация регистровой памяти

Регистровая память – вид сверх ОЗУ

· Регистры общего назначения, использование которых, определяется программистом по своему усмотрению

· Специализированные регистры – значение строго определено (примеры: регистр команды, стековая память)

Любое обращение к ячейке вызывает процесс регистрации ячейки.

Источник

Уровни и средства комплексирования. Логические и физические уровни.

В создаваемых ВС стараются обеспечить несколько путей передачи дан­ных, что позволяет достичь необходимой надежности функционирования, гибкости и адаптируемости к конкретным условиям работы. Эффектив­ность обмена информацией определяется скоростью передачи и возможны­ми объемами данных, передаваемыми по каналу взаимодействия. Эти ха­рактеристики зависят от средств, обеспечивающих взаимодействие моду­лей и уровня управления процессами, на котором это взаимодействие осуществляется. Сочетание различных уровней и методов обмена данными между модулями ВС наиболее полно представлено в универсальных су­перЭВМ и больших ЭВМ, в которых сбалансирование использовались все методы достижения высокой производительности. В этих машинах предус­матривались следующие уровни комплексирования (рис. 10.4):

2) общей оперативной памяти;

3) комплексируемых каналов ввода-вывода;

4) устройств управления внешними устройствами (УВУ);

5) общих внешних устройств.

На каждом из этих уровней используются специальные технические и программные средства, обеспечивающие обмен информацией.

Уровень прямого управления служит для передачи коротких однобайто­вых приказов-сообщений. Последовательность взаимодействия процессоров сводится к следующему. Процессор-инициатор обмена по интерфейсу пря­мого управления (ИЛУ) передает в блок прямого управления байт-сообще­ние и подает команду «прямая запись». У другого процессора эта команда вызывает прерывание, относящееся к классу внешних. В ответ он вырабаты­вает команду «прямое чтение» и записывает передаваемый байт в свою па­мять. Затем принятая информация расшифровывается и по ней принимается решение. После завершения передачи прерывания снимаются, и оба процес­сора продолжают вычисления по собственным программам. Видно, что уро­вень прямого управления не может использоваться для передачи больших массивов данных, однако оперативное взаимодействие отдельными сигнала­ми широко используется в управлении вычислениями. У ПЭВМ типа IBM PC этому уровню соответствует комплексирование процессоров, подключае­мых к системной шине.

Уровень общей оперативной памяти (ООП) является наиболее предпоч­тительным для оперативного взаимодействия процессоров. В этом случае ООП эффективно работает при небольшом числе обслуживаемых абонентов.

На четвертом уровне с помощью аппаратуры передачи данных (АПД) (мультиплексоры, сетевые адаптеры, модемы и др.) имеется возможность сопряжения с каналами связи. Эта аппаратура позволяет создавать сети ЭВМ.

Пятый уровень предполагает использование общих внешних устройств. Для подключения отдельных устройств используется автономный двухканаль­ный переключатель.

Второй логический уровень позволяет создавать многопроцессорные ВС. Обычно он дополняется и первым уровнем, что позволяет повышать опера­тивность взаимодействия процессоров. Вычислительные системы сверхвысокой производительности должны строиться как многопроцессорные. Цен­тральным блоком такой системы является быстродействующий коммутатор, обеспечивающий необходимые подключения абонентов (процессоров и ка­налов) к общей оперативной памяти.

Уровни 1, 3, 4, 5 обеспечивают построение разнообразных машинных комплексов. Особенно часто используется третий в комбинации с четвертым. Целесообразно их дополнять и первым уровнем.

Сочетание уровней и методов взаимодействия позволяет создавать са­мые различные многомашинные и многопроцессорные системы.

Источник

Лекция 5. Рис.4.3.1.1. Уровни комплексирования машин в вычислительную систему

Рис.4.3.1.1. Уровни комплексирования машин в вычислительную систему

Уровень прямого управления служит для передачи коротких однобайтовых приказов-сообщений. Последовательность взаимодействия процессоров сводится к следующему. Процессор-инициатор обмена по интерфейсу прямого управления (ИЛУ) передает блок прямого управления байт-сообщение и падает команду “прямая запись”. У другого процессора эта команда вызывает прерывание, относящееся к классу внешних. В ответ он вырабатывает команду “прямое чтение” и записывает передаваемый байт в свою память. Затем принятая информация расшифровывается и по ней принимается решение. После завершения передачи прерывания снимаются, и оба процессора продолжают вычислять по собственным программам.

Уровень общей оперативной памяти (ООП) является наиболее предпочтительным для оперативного взаимодействия процессоров. В этом случае ООП эффективно работает при небольшом числе обслуживаемых абонентов.

Уровень комплексируемых каналов ввода-вывода предназначается для передачи больших объемов информации между блоками оперативной памяти, сопрягаемых в ВС. Обмен данными между ЭВМ осуществляется с помощью адаптера “канал-канал” и команд “чтение” и “запись”. Адаптер – устройство, согласующее скорости работы сопрягаемых каналов. Обычно сопрягаются селекторные каналы (СК) машин как наиболее быстродействующие. Скорость обмена данными по этому уровню составляет несколько Мбайт в секунду. В ПЭВМ данному уровню взаимодействия соответствует подключение периферийной аппаратуры через контроллеры и адаптеры.

Уровень устройств управления внешними устройствами (УВУ) предполагает использование встроенного в УВУ двухканального переключателя и команд “зарезервировать” и “освободить”. Двухканальный переключатель позволяет подключать УВУ одной машины к селекторным каналам различных ЭВМ. По команде “зарезервировать” канал – инициатор обмена имеет доступ через УВУ к любым накопителям на дисках НМД или на магнитных лентах НМЛ. Обмен канала с накопителями продолжается до полного завершения работ и получения команды “освободить”. Только после этого УВУ может подключиться к конкурирующему каналу. Только такая дисциплина обслуживания требований позволяет избежать конфликтных ситуаций.

На четвертом уровне с помощью аппаратуры передачи данных (АПД) (мультиплексоры, сетевые адаптеры, модемы и др.) имеется возможность сопряжения с каналами связи. Эта аппаратура позволяет создавать сети ЭВМ.

Пятый уровень предполагает использование общих внешних устройств. Для подключения отдельных устройств используется автономный двухканальный переключатель.

Пять уровней комплексирования получили название логических потому, что они объединяют на каждом уровне разнотипную аппаратуру, имеющую сходные методы управления. Каждое из устройств может иметь логическое имя, используемое в прикладных программах. Этим достигается независимость программ пользователей от конкретной физической конфигурации системы. Связь логической структуры программы и конкретной физической структуры ВС обеспечивается операционной системой по указаниям диспетчера-оператора вычислительного центра. Различные уровни комплексирования позволяют создавать самые различные структуры ВС.

Второй логический уровень позволяет создавать многопроцессорные ВС. Обычно он дополняется и первым уровнем, что позволяет повышать оперативность взаимодействия процессоров. Вычислительные системы сверхвысокой производительности должны строиться как многопроцессорные. Центральным блоком такой системы является быстродействующий коммутатор, обеспечивающий необходимые подключения абонентов (процессоров и каналов) к общей оперативной памяти.

Уровни 1, 3, 4, 5 обеспечивают построение разнообразных машинных комплексов. Особенно часто используется третий в комбинации с четвертым. Целесообразно их дополнять и первым уровнем.

Пятый уровень комплексирования используется в редких специальных случаях, когда в качестве внешнего объекта используется какое-то дорогое уникальное устройство. В противном случае этот уровень малоэффективен. Любое внешнее устройство – это недостаточно надежное устройство точной механики, а значит, выгоднее использовать четвертый уровень комплексирования, когда можно сразу управлять не одним, а несколькими внешними устройствами, включая и резервные.

Чтобы дать более полное представление о многопроцессорных вычислительных система, помимо высокой производительности необходимо назвать и другие отличительные особенности. Прежде всего это необычные архитектурные решения, направленные на повышение производительности (работа с векторными операциями, организация быстрого обмена сообщениями между процессорами или организация глобальной памяти в многопроцессорных системах и др.).

Контрольные вопросы:

1.уровни комплексирования – ?

2.Уровень прямого управления служит -?

5. Уровень устройств управления внешними устройствами (УВУ) –?

8. Центральным блоком многопроцессорных систем является -?

Источник

Уровни и средства комплексирования

В создаваемых ВС стараются обеспечить несколько путей пере­дачи данных, что позволяет достичь необходимой надежности функционирования, гибкости и адаптируемости к конкретным ус­ловиям работы. Эффективность обмена информацией определяется скоростью передачи и возможными объемами данных, передавае­мыми по каналу взаимодействия. Эти характеристики зависят от средств, обеспечивающих взаимодействие модулей, и уровня управ­ления процессами, на котором это взаимодействие осуществляется. Сочетание различных уровней и методов обмена данными между модулями ВС наиболее полно представлено в универсальных супер­ЭВМ и больших ЭВМ, в которых сбалансировано использовались основные методы достижения высокой производительности. Для лучшего понимания вопросов комплексирования приведем структуры ЭС ЭВМ(аналог IBM 370).

В этих машинах можно предусмотреть следующие уровни комплексирования :(Рис. 22.1. отображает только три уровня.)

-прямого управления (процессор — процессор);

— общей оперативной памяти;

— комплексируемых каналов ввода-вывода(не показано);

— устройств управления внешними устройствами (УВУ)(не показано);

— общих внешних устройств.

На каждом из этих уровней используются специальные техни­ческие и программные средства, обеспечивающие обмен информа­цией.

Уровень прямого управления служит для передачи однобайтовых приказов-сообщений.

Уровень общей оперативной памяти (ООП) является наиболее предпочтительным для оперативного взаимодействия процессоров. В этом случае ООП эффективно работает при небольшом числе об­служиваемых абонентов.

Уровень комплексируемых каналов ввода-вывода предназначается для передачи больших объемов информации между блоками опера­тивной памяти, сопрягаемых в ВС.

Уровень устройств управления внешними устройствами (УВУ) предполагает использование встроенного в УВУ двухканального пе­реключателя и команд «зарезервировать» и «освободить». Двухканальный переключатель позволяет подключать УВУ одной машины к селекторным каналам различных ЭВМ. По команде «зарезервиро­вать» канал — инициатор обмена имеет доступ через УВУ к любым накопителям на дисках НМД или на магнитных лентах НМЛ.

На четвертом уровне с помощью аппаратуры передачи данных (АПД) (мультиплексоры, сетевые адаптеры, модемы и др.) имеется возможность сопряжения с каналами связи. Эта аппаратура позво­ляет создавать сети ЭВМ.

Пятый уровень предполагает использование общих внешних уст­ройств. Для подключения отдельных устройств используется авто­номный двухканальный переключатель.

Пять уровней комплексирования получили название логических потому, что они объединяют на каждом уровне разнотипную аппа­ратуру, имеющую сходные методы управления. Каждое из устройств может иметь логическое имя, используемое в прикладных програм­мах. Этим достигается независимость программ пользователей от конкретной физической конфигурации системы.

Второй логический уровень позволяет создавать многопроцес­сорные ВС. Обычно он дополняется и первым уровнем, что позво­ляет повышать оперативность взаимодействия процессоров. Вычис­лительные системы сверхвысокой производительности должны строиться как многопроцессорные. Центральным блоком такой системы является быстродействующий коммутатор, обеспечивающий необходимые подключения абонентов (процессоров и каналов) к общей оперативной памяти.

Уровни 1, 3, 4, 5 обеспечивают построение разнообразных ма­шинных комплексов. Особенно часто используется третий в комби­нации с четвертым. Целесообразно их дополнять и первым уровнем.

Пятый уровень комплексирования используется в редких спе­циальных случаях, когда в качестве внешнего объекта используется какое-то дорогое уникальное устройство. В противном случае этот уровень малоэффективен. Любое внешнее устройство — это недо­статочно надежное устройство точной механики, а значит, выгоднее использовать четвертый уровень комплексирования, когда можно сразу управлять не одним, а несколькими внешними устройствами, включая и резервные.

Основными характеристиками ВС являются производительность, время ответа, надежность и стоимость. В дополнение к ним используются следующие характеристики: габариты, масса, потребляемая мощность, диапазон рабочих температур, ремонтопригодность и др.

Характеристики зависят от организации системы – структуры, состав» программного обеспечения, режима функционирования системы и др.

Производительность – характеристика вычислительной мощности системы, определяющая количество вычислительной работы, выполняемой системой за единицу времени.

Время пребывания заданий, (задач) в системе, – длительность промежутка времени от момента поступления задания в систему до момента окончания его выполнения.

Надежность – свойство системы выполнять возложенные на нее функции в заданных условиях функционирования с заданными показателями качества.

Многопроцессорные вычислительные системы — это системы, содержащие несколь­ко процессоров, информационно взаимодействующих между собой либо на уров­не регистров процессорной памяти, либо на уровне оперативной памяти.

Последний тип взаимодействия принят в большинстве случаев, так как органи­зуется значительно проще и сводится к созданию общего поля оперативной па­мяти для всех процессоров. Общий доступ к внешней памяти и к устройствам ввода-вывода обеспечивается обычно через каналы ОП. Важным является и то, что многопроцессорная вычислительная система работает под управлением еди­ной операционной системы, общей для всех процессоров. Это существенно улуч­шает динамические характеристики ВС, но требует наличия специальной, весь­ма сложной операционной системы.

Схема взаимодействия процессоров в ВС показана на рис. 22.2.

Быстродействие и надежность многопроцессорных В С по сравнению с много­машинными, взаимодействующими на 3-м уровне, существенно повышаются, во-первых, ввиду ускоренного обмена информацией между процессорами, более быстрого реагирования на ситуации, возникающие в системе; во-вторых, вслед­ствие большей степени резервирования устройств системы (система сохраняет работоспособность, пока работоспособны хотя бы по одному модулю каждого типа устройств).

Типичным примером массовых многомашинных ВС могут служить компьютер­ные сети, примером многопроцессорных вычислительных систем (МП ВС) –суперкомпьютеры.

Многопроцессорная архитектура. Наличие в компьютере не­скольких процессоров означает, что параллельно может быть орга­низовано много потоков данных и много потоков команд. Таким об­разом, параллельно могут выполняться несколько фрагментов одной задачи. Структура такой машины, имеющей общую оперативную па­мять и несколько процессоров, представлена на рис. 3.1. Преимуще­ство в быстродействии многопроцессорных и многомашинных вы­числительных систем перед однопроцессорными очевидно.

Архитектура с параллельными процессорами. Здесь несколько АЛУ работают под управлением одного УУ. Это означает, что мно­жество данных может обрабатываться по одной программе, т. е. по одному потоку команд. Высокое быстродействие такой архитектуры можно получить только на задачах, в которых одинаковые вычисли­тельные операции выполняются одновременно на различных одно­типных наборах данных. Структура таких компьютеров представле­на на рис. 3.2.

Источник