Вычислительная математика и программирование - Боглаев Ю.П.
ISBN 5-06-00623-9
Скачать (прямая ссылка):
3. Подзадачи тесно связаны.
4. Время вычисления подзадач приблизительно одинаково.
Конечно, приведенная классификация ЭВМ в табл. 1.2 слишком
«груба» и в современных машинах присутствуют элементы всех четырех типов архитектурных решений. Но основные черты, доминирующие элементы такая классификация отражает.
1.3.3. Архитектура ЭВМ на основе потока данных. В вычислительных системах, рассмотренных выше, порядок вычислений задается последовательностью команд. Этот порядок строго выдерживается при выполнении программы на ЭВМ любой организации, управляемой потоком команд. В 80-е годы была практически реализована новая архитектурная идея управления ходом вычислений— управление потоком данных.
В системах с управлением потоком данных вычисления упорядочиваются в соответствии с готовностью операндов для вычислений. Программа на основе потока данных не является последовательным перечнем команд. Она может быть представлена блок-схемой, где в блоках указываются операции и связи (дуги), по
\
26
V
которым могут перемещаться значения, называемые фишками. Например, фрагмент программы на основе потока данных для вычисления по алгоритму
ввод А, В, С, У Х = А*У+В
У = Х/(С*У + В)
приведен на рис. 1.10.
Фишка, которая должна быть подана на несколько блоков, размножается. Элементарная операция может выполняться в любой момент при поступлении на ее входы фишек. Операция поглощает входные фишки, и на выходе появляется фишка, соответствующая выходной дуге операции.
В ЭВМ на основе потока данных «автоматически» используется внутренний параллелизм задачи, который в машинах с управлением потоком команд скрывается в навязанной последовательности команд.
Конфигурация процессора на основе потока данных представлена на рис. 1.11. Программа хранится в командных ячейках, содержащих код операции, несколько значений для входных операндов и список ячеек, которые должны получить результат, когда она будет выполнена. Во время работы процессора каждая ячейка ожидает, пока на место всех входных операндов поступят данные. Тогда она срабатывает и запрашивает в блоке арбитража обслуживание операционного устройства.
Блок арбитража рассматривает одновременно много сработавших командных ячеек и копии их содержимого направляет к свободным операционным устройствам. Эти устройства, организованные как конвейеры, выполняют операции. Результаты принимает блок распределения и направляет копии результатов в отведенные места тех командных ячеек, которые определены в списках пунктов назначения. Затем возможно срабатывание других ячеек и т. д.
ОПЕРАЦИОННОЕ
УСТРОЙСТВО
ОПЕРАЦИОННОЕ
УСТРОЙСТВО
? КОМАНДНАЯ ч
ЯЧЕЙКА
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ * АРБИТРАЖ
\ КОМАНДНАЯ ЯЧЕЙКА ч
7 —7
Рис. 1.11
27
ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОЦЕССОР
ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ
МАГНИТНАЯ ЛЕНТА
МАГНИТНЫЙ ДИСК
| ГИБКИЙ МАГНИТНЫЙ диск
*
ТЕХНИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА
ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЙ И
АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
АЛФАВИТНО “ ЦИФРОВОЙ ТЕРМИНАЛ
ГРАФИЧЕСКИЙ
ТЕРМИНАЛ
АЛФАВИТНО - ЦИФРОВОЕ
ПЕЧАТАЮЩЕЕ
УСТРОЙСТВО
ГРАФОПОСТРОИТЕЛЬ
Рис. 1.12
Более подробно с вычислительными системами, содержащими новые архитектурные решения, можно познакомиться в [28].
ф 1.4. Вычислительные системы серии СМ
1.4.1. Введение. Семейство мини-ЭВМ, называемое серией СМ, представляет собой ряд вычислительных машин, совместимых друг с другом снизу вверх. Совместимость снизу вверх означает, что программы, разработанные для младших моделей серии, будут выполняться на старших без изменений. Аналогом соответствующего ряда за рубежом является серия ЭВМ фирмы «DEC» (Digital Equipment Corporation), содержащая ЭВМ типа PDP.
Выбор ЭВМ серии СМ в качестве реальной вычислительной системы для иллюстрации архитектуры ЭВМ объясняется широкой популярностью этой серии в решении учебных, научно-технических, информационных задач среднего класса сложности, которым они соответствуют по своим техническим параметрам. Большое разнообразие периферийных устройств, подключаемых к ЭВМ, разнообразие операционных систем (см. гл. 4), применяемых в этой серии, выгодно выделяют машины СМ среди других ЭВМ.
Кроме того, отличительными особенностями серии мини-ЭВМ типа СМ (СМ 3, СМ 1300, «Электроника 100/16», СМ 4, СМ 1400, СМ 4/20, СМ 1420, СМ 1600, «Электроника 100/25», «Электроника 79») являются относительно невысокая стоимость, малая площадь размещения, легкое сопряжение с техническими установками. Штат, обслуживающий ЭВМ, может быть минимальным и состоять из инженера-электронщика и программиста, которые работают по необходимости: профилактика, генерация системы под новые тре-
28 \
V
бования пользователя и т. п.; остальное время на ЭВМ пользователь может работать самостоятельно.
Набор аппаратуры, который может быть включен в состав вычислительной системы (далеко не полный), показан на рис. 1.12. Центральный процессор, оперативная память и все внешние устройства подключаются к единой магистрали связи, называемой общей шиной.
Магистраль связи--общая шина — представляет собой набор проводов, передающих информацию, например данные, управляющие сигналы между устройствами, которые к ней подключены. Любое устройство, в том числе и центральный процессор, может поместить информацию в магистраль, и каждое устройство может выбрать ее из магистрали. Таким образом, общая шина является средством обмена информацией между устройствами. К такой системе легко подключаются новые устройства (дополнительный блок памяти или терминал).
