Классификация вычислительных систем

1.3. СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ВС

Упрощенная схема вычислительного процесса может быть описана следующим образом. По указанию устройства управления (УУ) управляющая информационная (команда) считывает из запоминающего устройства, передается в УУ и расшифровывается. Она определяет, какая операция и над какими данными должна выполняться в АЛУ. Получив соответствующие указания и адреса, запоминающее устройство выдает требуемые числа в АЛУ, где они преобразуются. Результаты обработки пересылаются в ОЗУ на хранение. Окончательная результатная информация из ОЗУ с помощью устройств вывода поступает на дисплей, печатающее устройство или на машинный носитель.
Вычислительные системы имеют многоуровневую информационную организацию (рис.2).
Н
а I уровне системы располагаются ЦП, в состав которых входят.
АЛУ, центральные устройства управления и внутренняя память процессоров (иногда сверхоперативная память СОП). Процессоров может быть несколько. Они могут быть универсальными и специализированными и отличаться своими функциональными возможностями. На этом же уровне находятся модули ОЗУ.
II уровень составляют процессоры ввода-вывода (каналы ввода - вывода), которые предназначены для выполнения операций ввода – вывода и обеспечивают все двусторонние связи между ОП и процессором, с одной стороны, и множеством различных периферийных устройств – с другой. Каналы ввода – вывода позволяют осуществлять параллельную работу высокоскоростного ЦП и сравнительно медленно действующих устройств ввода – вывода с различными техническими характеристиками. Благодаря такому построению исключает «жесткое» подключение периферийных устройств к ЦП. Канал ввода–вывода представляет собой самостоятельное в логическом отношении устройство, работающее по собственной программе, хранимой в памяти машины.
Каналы ввода – вывода универсальных ВС в зависимости от пропускной способности канала, режима его работы и характеристик подключаемых периферийных устройств делятся на быстрые (селекторные - КС) и медленные (мультиплексные – КМ).
Селекторный канал обладает высокой пропускной способностью и управляет обменом информации с ВЗУ. Этот канал позволяет только одному из присоединенных к нему устройств ввода – вывода осуществлять в данный момент операцию ввода – вывода.
Мультиплексный канал обеспечивает связь медленнодействующих устройств ввода–вывода с ЦП и допускает параллельное подключение нескольких устройств. Этот канал включает в свой состав несколько подканалов и может одновременно выполнять по одной операции в каждом подканале. Подканалом являются средства канала, необходимые для осуществления операции ввода – вывода и связи с одним периферийным устройством. Информационные магистрали канала, по которым происходит обмен информацией, попеременно обслуживаются параллельно работающими устройствами ввода – вывода. Устройства ввода – вывода подключается к каналу на короткое время, необходимое для передачи или приема информации. Адаптер «канал – канал» предназначен для обмена информацией между процессорами и различными модулями ОП и обеспечивает создание МПС или ММС вычислительного комплекса.
На III уровне находятся интерфейс ввода – вывода (устройство сопряжения) и УУВУ. Связь ЦП с внешними устройствами как через селекторный, так и через мультиплексный каналы выполняется по универсальному стандартному принципу, заключающемуся в наличии определенного набора сигналов и одной и той же временной диаграммы взаимодействия для всех внешних устройств независимо от их типа. Благодаря наличию стандартного сопряжения последовательность управляющих сигналов одинакова для всех устройств, связанных с одним каналом.
Возможность изменения конфигурации системы ввода- вывода достигается использованием различных типов УУВУ: одиночных, группового и разделенного.
Одиночные УУВУ применяются для управления работой только одного внешнего устройства, например, устройства вывода на печать.