ВК на базе ЕС ЭВМ (IBM).

На базе Единой Системы ЭВМ (ЕСЭВМ) в СССР были построены

различные многомашинные комплексы.

Первым двухмашинным комплексом был ВК-1010, построенный на базе ЕС-1030. В этом комплексе были использованы почти все существующие способы организации связи между ЭВМ: прямое управление , адаптер канал- канал, связь на уровне общих ВЗУ.

В ВК-1010 нет лишь связи между ЭВМ через общую ОП. Структурная схема ВК-1010 осталась практически без изменения и для последующих двух машинных ВК: ВК-1033, ВК-2Р-35(ЕС-1035),ВК-2Р-45(1045), ВК-2Р-60(ЕС-1060). Эта схема (рисунок 6.1) является типовой для ЕС.

 

 

Рисунок 6.1.

Обмен управляющей информацией между ЭВМ осуществлялся с помощью средств прямого управления, к которым относятся стандартный интерфейс прямого управления, специальный механизм ПРЯМАЯ ЗАПИСЬ и ПРЯМОЕ ЧТЕНИЕ, и механизм внешних прерываний. Эти средства позволяют осуществлять быструю связь между процессором и обычно используют для передачи небольших объемов информации.

Через канал прямого управления к ВК подключается блок состояния вычислительного комплекса (БСВК) и пульт управления, которые вместе образуют устройство управления вычислительным комплексом. Блок состояния включает в себя блок управления и регистры состояния, которые определяют режим работы ВК. Запись в эти регистры осуществляется либо оператором с пульта, либо по команде ПРЯМАЯ ЗАПИСЬ. С помощью команды ПРЯМОЕ ЧТЕНИЕ содержание этих регистров может быть переписано в ОП.

Интерфейс прямого управления включает в себя : входные и выходные линии информации, линии синхронизации, линии внешних сигналов, линии записи и чтения.

Блок состояния совместно с пультом управления ВК позволяет осуществить ручное переключение ВК и ЭВМ в требуемый режим работы: начальную загрузку программ, внешнее прерывание, включение и выключение питания. Кроме того, на пульте управления осуществляется индикация состояний ЭВМ, а также необходимая сигнализация об аварийных ситуациях.

АКК работает в монопольном режиме с высокой пропускной способностью. Для каждой ЭВМ АКК является внешним устройством, который реагирует на все запросы каналы, только команды и сигналы используются не для управления ПУ, а для передачи информации между каналами и синхронной их работы. В структуру АКК входят 2 блока управления обменом, связанных непосредственно с помощью нескольких сигнальных линий, а также через общий буферный регистр.

Третье средство комплексирования – связь ЭВМ через ВЗУ. Все УУ НМЛ и НМД имеют двухканальные переключатели, которые позволяют подключение УУ либо к двум каналам, либо к каналам двух ЭВМ. В первом случае это приводит к повышение надежности, во втором – к организация общего поля внешней памяти. Аппаратные средства дополняются соответствующими программными средствами. Для обращения одного процессора к другому по интерфейсу прямого управления служит команда ПРЯМАЯ ЗАПИСЬ. Предусмотрена также программная проверка правильности информации, передаваемой через АКК, с помощью контрольной суммы.

Первым двухпроцессорным комплексом в ЕС ЭВМ был комплекс ВК 2П45, структура которого является типовой для двухпроцессорного комплекса в ЕС (рисунок 6.2). Тип структурной организации – это МПВК с многовходовой памятью. Процессоры имеют доступ к модулям ОП через адаптеры памяти (АП), которые осуществляют необходимую коммутацию.

 

 

Рисунок 6.2.

Оба процессора могут обращаться в ОЗУ одновременно, конфликты возникают при обращении двух процессоров к одному АП. Для их разрешения предусмотрена схема, организующая очередь запросов. Схема работает таким образом, что при наличии запросов от двух процессоров обращение их к ОЗУ производится попеременно, обращение дважды подряд одного процессора запрещено.

Реконфигурация комплекса осуществляется со специального пульта реконфигурации, который имеет соответствующие органы. С их помощью любой модуль ОЗУ может подключить к любому процессору или к обоим процессорам, а также задать любой диапазон адресов в пределах установленной емкости ЗУ, соблюдая непрерывность адреса. Кроме того, с пульта осуществляется подключение и реконфигурация УВВ и устанавливается один из трех режимов работы ВК:

1) однопроцессорный, когда комплекс работает как вторая самостоятельная ЭВМ;

2) двухпроцессорный;

3) полудуплексный, когда работает один процессор, использующий всю оперативную память, а второй может быть отключен.

В двух процессорном, как и в двухмашинном комплексе существует непосредственная связь может процессорами для обмена управляющей информацией, потребности в этом обмене может возникнуть при необходимости запуска или остановки одного процессора другим, при взаимном контроле состояния.

Кроме команд ПРЯМАЯ ЗАПИСЬ и ПРЯМОЕ ЧТЕНИЕ в двухпроцессорном режиме для прямого управления используется также специальная команда СИГНАЛ ПРОЦЕССОРУ. Эта команда определяет адрес процессора, с которого осуществляется связь и код приказа. В адресуемом процессоре могут возникнуть условия, препятствующего выполнению того или иного приказа. Эти условия формируют соответствующие биты байта состояния. Байт состояния передается в выдающий приказ процессор в качестве ответа на приказ. В двухпроцессорном ВК ЕС предусмотрено 12 таких приказов.

Все указанные аппаратные средства, поддерживаются специальным вариантом ОС ЕС.

МПВК «Эльбрус».

При создании МПВК «Эльбрус» ставилась задача обеспечения высокой производительности и надежности при решении задач, требующих большого объема вычислении. Наилучшим образом такая комплексная цель может быть достигнута путем создания МПВК с однородной организацией во всех процессорах. Комплекс содержит до 10 процессоров. При увеличении числа процессоров резко возрастает число конфликтов из-за ресурсов и увеличиваются затраты ресурсов используемых ОС, в результате чего производительность растет медленно (рисунок 6.3).

 

 

Рисунок 6.3.

Для уменьшения этого эффекта увеличивается число модулей ОП, ВЗУ и УВВ, процессоры снабжается быстрым буфером ЗУ, отдельные модули ОС реализуется техническими средствами. Включение в состав комплекса большого числа модулей с независимым управлением и ПУ позволяют свести к минимуму конфликты из-за ресурсов.

Многовходовая память построена следующим образом. Четыре модуля памяти (МОП) объединяются одним общим коммутационным модулем (КМ), который подключает любой МОП к 10 центральным процессорам (ЦП) и четырем процессорам ввода/вывода (ПВВ). Число КМ – до 8, а МОП – до 32. Центральные процессоры (ЦП) взаимодействуют с ОП и ПВВ через КМ. Все ПУ (ленты, диски, барабаны, УВВ и передачи данных) подключены к центральной части через ПВВ, которые являются специализированными, имеют буферное ЗУ, АЛУ и работает по заявкам ЦП. ПВВ реализует аппаратно функции ОС по управлению УВВ. При этом ПВВ определяет пути обмена информацией (каждое ПУ имеет несколько путей доступа к ПВВ), осуществляет подключение и резервирование устройств.

В качестве УВВ используется весь комплекс устройств ЕС ЭВМ. Все устройства комплекса работают параллельно и независимо и охвачены аппаратным контролем. Все задания и процессы находятся в одной общей очереди, ожидая освобождения процессоров. Как только процессор освободится, то обращается к этой очереди и берет первый в очереди процесс. Производительность в максимальной комплектации достигала 12 млн. оп/с.

Комплекс Эльбрус-2 в максимальной конфигурации обеспечивал производительность свыше 100 млн. оп/с. Архитектура его такая же, как и у комплекса Эльбрус-1, но на более совершенной элементной базе.