22984

Мультипроцесорні системи

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Дійсно звернення до пам’яті або до зовнішніх пристроїв та захоплення системної шини дозволяється одночасно лише одному з процесорів тоді як останні повинні в цей час переробляти раніш одержані дані або знаходитись в режимі очікування. Такий часовий розподіл загальних ресурсів системи має назву арбітражу системної шини і виконується групою пристроїв спеціальних ІМС так званих арбітрів шини. Арбітр шини дозволяє захоплення системної шини лише одному з процесорів що виставили запит тому котрий посідає найвищого пріоритету і...

Украинкский

2013-08-04

4.79 MB

16 чел.

Лекція №14

Мультипроцесорні системи

 Для  підвищення продуктивності і швидкодії електронно-обчислювальних пристроїв застосовують багатопроцесорні (мультипроцесорні) системи, де на розвязання задачі працюють не один, а декілька процесорів. В МП-86 здатність до роботи в мультипроцесорних системах передбачена можливістю функціонування у так званому максимальному режимі, котрий встановлюється поданням напруги низького рівня на вивід MN/процесора. В мультипроцесорному режимі декілька мікропроцесорних модулів використовують один загальний ресурс: оперативну та дискову память, паралельний та послідовний інтерфейси та модеми, до яких вони приєднуються через багатопровідну системну шину. 

 Подібне розпаралелювання істотно підвищує продуктивність системи в цілому, однак породжує цілу низку проблем повязаних з організацією безконфліктної взаємодії процесорів і спільного використання ресурсів системи. Дійсно, звернення до памяті або до зовнішніх пристроїв та захоплення системної шини дозволяється одночасно лише  одному з процесорів, тоді як останні повинні в цей час переробляти раніш одержані дані або знаходитись в режимі очікування.

 Такий часовий розподіл загальних ресурсів системи має назву арбітражу системної шини і виконується групою пристроїв (спеціальних ІМС) - так званих арбітрів шини. Арбітр шини дозволяє захоплення системної шини лише одному з процесорів, що виставили запит - тому, котрий посідає найвищого пріоритету, - і забороняє вихід на системну шину усіх інших процесорів. По закінченню циклу обміну процесор звільняє системну шину, і арбітр віддає її у розпорядження іншого процесора. Для встановлення пріоритетів використовують послідовний або паралельний спосіб арбітражу.

Послідовний спосіб арбітражу

При послідовному способі арбітражу пріоритет процесорних модулів встанновлюється апаратно шляхом позамодульного послідовного зєднання ІМС арбітрів (рис.14.1).

Для послідовного арбітражу у арбітрів шини типу КР1810ВБ59 є вхід  та вихід . Вихід попереднього арбітру, який має вищий пріоритет, приєднується до входу наступного арбітру з нищим пріоритетом. На вхід арбітра з найвищим пріоритетом подається напруга низького рівня.

 Всередині арбітра є перемикач,  який зєднує вхід арбітра з мікропроцесором, або зєднує вхід арбітра з його виходом. Положення цього перемикача встановлюється у верхнє положення запитом від мікропроцесора. При наявності запита перемикач встановлюється у верхнє положення і якщо на вході відповідного арбітра є сигнал низького рівня, то процесор одержує дозвіл на захоплення шини.

 На зображеній схемі процесор МП1, що має найвищий пріоритет, запиту не робить, а запит встановили МП2 та МП3. Сигнал низького рівня потрапляє на вихід МП2 з назвою Дозв2 і дозволяє МП2 захопити шину, тоді як МП3, хоча і зробив запит, але дозволу не одержить, бо напруга низького рівня до нього не доходить.

На проходження сигналу  дозволу через ланцюжок арбітрів витрачається певний час, тому не рекомендується зєднувати послідовно більш трьох арбітрів.

Паралельний спосіб арбітражу

 При паралельному способі арбітражу мікропроцесорний модуль, який бажає захопити системну шину, подає через свій арбітр сигнал , тобто сигнал запиту, до магістрального контролера (рис.14.2). Цей контролер являє собою логічну схему, що складається з шифратора та дешифратора і саме він визначає пріоритети процесорних модулів. Пріоритети можуть бути фіксованими або циклічно змінними. Звичайно магістральний контролер може керувати вісімю арбітрами.

 Одержавши запит від кількох модулів контролер магістралі визначає найпріоритетнішого і надсилає  на його вхід - сигнал дозволу на захоплення системної шини. Одержавши дозвіл, відповідний арбітр виставляє на лінію  низький рівень, яким він забороняє всім іншим арбітрам робити запити. Коли відповідний процесор закінчує свою роботу і вивільняє системну шину, сигнал знімається.

Робота процесорного модуля в мультипроцесорній системі

Процесор, що працює в багатопроцесорній системі, разом з усіма допоміжними ІМС, має назву процесорного модуля. Блок-схема такого процесорного модуля, спроможного керувати виходом на системну шину, зображено на рис.14.3. До нього входить мікропроцесор КР1810ВМ86, встановлений у максимальний режим, генератор тактових імпульсів К1810ГФ84А, три буферних регістри КР580ИР83 для виведення адрес А19 - А0 та два двоспрямованих шинних формувачі з інверсією КР580ВА87  для введення та виведення даних. Всі ці елементи входили в блок-схему вімкнення МП-86 за мінімальною конфігурацією.

Новим елементом схеми є контролер шини (системний контролер) К1810ВГ88, який за словом стану S0 - S2 виробляє керуючі сигнали для запису в память або читання з неї (та ), запису у зовнішні пристрої або читання з них (  та  ), а також сигнал згоди на обслуговування переривань .

 І нарешті, арбітр шини К1810ВБ59, який працює з вже знайомими нам сигналами арбітражу,,,. Крім цих сигналів є також лінії (і відповідні їм сигнали) RESET,   READY,  (синхронізація) і входи для запитів на немасковані переривання 7 - 0.

Своє бажання захопити системну шину мікропроцесор висловлює видаючи слово стану S0 - S2, в якому закладено код операції, що її хоче виконати мікропроцесор.

  

S2,S1,S0   =    0 0 0  - згода на переривання

  0 0 1   - читання з зовнішнього пристрою       0 1 0   - запис у зовнішній пристрій

  0 1 1   - зупинка

  1 0 0   - видобування команди

  1 0 1   - читання з памяті

  1 1 0   - запис у память

  1 1 1   -модуль не працює.

Слово стану подається на арбітр шини, який у відповідь на це формує запит на захоплення системної шини, і на контролер шини, який створює відповідний керуючий сигнал. Одночасно на вхід буферного регістра КР580ИР83 подається адреса, яка записується в ньому стробом ALE, що його формує системний контролер. Але поки що ця адреса не потрапляє на системну шину, і буферний регістр знаходиться у третьому стані. Після цього на локальній (внутрішній) шині даних AD0 - AD15 зявляються дані (якщо мова іде про запис), а також встановлюється сигнал DT/, що визначає напрямок рухy цих даних.

Одержавши слово стану як сигнал про бажання мікропроцесора вийти на системну шину, арбітр починає діяти, намагаючись захопити цю шину. Як це робиться, було вже розглянуто вище.

Одержавши дозвіл на захоплення системної шини, арбітр видає сигнал  котрим він відкриває буферний регістр адреси і виводить адресу на системну шину, а також відкриває вихід системного контролера і “випускає” на системну шину утворений там керуючий сигнал. Разом з тим системний контролер сигналом DEN  активізує шинний формувач КР580ВА87 і відкриває через нього шлях для даних.

Закінчивши машинний цикл, мікропроцесор знімає слово стану, повідомляючи арбітр про те, робота закінчена і системну шину можна звільнити.

Магістраль MULTIBUS

 Для підтримки міжмодульного звязку в мультипроцесорних системах розроблено спеціальний міжнароднний стандарт системної шинни, який дістав назву MULTIBUS. Для звязку мікропроцесорів МП-86 застосовується стандарт MULTIBUS І (для 32-розрядних процесорів існує стандарт MULTIBUS ІІ). До складу системної шини MULTIBUS І входить 82 лінії, більшість з яких була вже розглянута вище.

Ось вони:

Шина адреси (вих)    ADR19 - ADR0 20

Шина даних (вих/вх)    DAT15 - DAT0 16

Дозвіл на старший байт (вих)  BHEN   1

Керуючі сигнали (вих)   INTA,IORC,IOWC,

MRDC,MWTC  5

Синхронізація (вх)    CCLK,BCLK  2

Заборона на звернення до ОЗП та ПЗП (вх) INH1,INH2  2

Готовність (вх)    XACK   1

Скидання (вх)     INIT   1

Сигнали арбітражу (вх,вих)               BRREQ,BPRN,BPRO,

     CBRQ,BUSY  5

Запити на переривання (вх)                 INT7 - INT0  8

Шина живлення   +5В    8

    +12В    2

    -12В    2

    GND    8

Всім цим лініям відповідають сигнали з тими ж назвами (крім ліній живлення). Всі сигнали є інверсними.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

80714. Система счетов и двойная запись 64 KB
  Понятие о счетах БУ и двойной записи. Понятие о счетах бухгалтерского учета и двойной записи Для текущего учета и контроля используется система счетов БУ. Счет – это также накопитель информации который затем обобщается и используется для составления различных сводных показателей и отчетности СЧЕТ Д К Для обозначения остатков на счетах БУ пользуются термином сальдо Для отражения хозяйственных операций на счетах необходимо документальное подтверждение в качестве которого могут быть бумажные первичные документы магнитные носители и т. В...
80715. Первичный учет 68 KB
  Эти документы служат первичными учетными документами на основании которых ведется бухгалтерский учет. Первичные учетные документы принимаются к учету если они составлены по форме содержащейся в альбомах унифицированных форм первичной учетной документации а документы форма которых не предусмотрена в этих альбомах должна содержать следующие обязательные реквизиты: наименование документа; б дату составления документа; в наименование организации от имени которой составлен документ; г содержание хозяйственной операции; д измерители...
80716. Учетные регистры бухгалтерского учета 58 KB
  Учетные регистры бухгалтерского учета. Журнально – ордерная форма бухгалтерского учета. Журнально – ордерная форма учета обладает большими контрольными и аналитическими возможностями и применяется на больших предприятиях.
80717. Наречие и его категории 34.28 KB
  Ранние грамматисты относили наречие к нерасчлененному разряду частиц. Суит Есперсен Датский лингвист Отто Есперсен относил наречие к частицам указывая на то что такие слова как например up immeditely принадлежат к одной группе так как они не принадлежат ни к существительным ни к глаголам ни к прилагательным ни к глаголам ни к местоимениям. С одной стороны наречие занимает самостоятельную позицию члена словосочетания с другой стороны рассматривается наряду с классами неспособными быть самостоятельными членами словосочетания.
80718. Модальные слова 35.26 KB
  Модальные слова – морфологически неизменяемые слова выражающие характер соотнесенности содержания высказывания или части с реальной действительностью с позицией говорящего и употребляющиеся либо в структуре предложения в функции вводного слова либо за пределами этой структуры как слова – предложения связанные по смыслу с предшествующими или с последующими высказываниями иногда и с теми и с другими вместе. Модальные слова принадлежат к лексико грамматическим средствам выражения категории модальности. Одни исследователи в основном...
80719. Глагол. Общая характеристика глаголов в английском языке. Категория вида и времени 42.6 KB
  Категория вида и времени Определение. Морфологическая по способу образования форм прошедшего времени причастия правильные неправильные нестандартные неизменяемые ed plyed styed смешанная подгруппа чередование корневой гласной keep – kept kept супплетивные формы be – ws were – been go – went gone put put put Функциональная по способности глагола выступать в том или ином типе сказуемого вытекающей из степени лексической полнозначимости глагола знаменательные служебные модальные лексически полноценные глаголы самостоятельно...
80720. Категория наклонения 33.94 KB
  Категория наклонения Наклонение – это глагольная категория выражающая определенную модальность высказывания т. Традиционная грамматика выделяет три наклонения: изъявительное Indictive повелительное Impertive сослагательное Subjunctive. Изъявительное наклонение передает действие рассматриваемое говорящим как реальный факт что предполагает соотнесенность с временной сферой остальные наклонения не предполагают четкого соотношения с временной сферой. Существование изъявительного наклонения не оспаривается повелительное и...
80721. Категория залога 33.63 KB
  Категория залога Категория залога – это глагольная категория в которой выражено в грамматической форме отношение действия к его субъекту. Существует два залога: действительный и страдательный пассивный. Некоторые исследователи считают правомерным выделение 3 залога – возвратного глагол возвратное местоимение. В современных европейских языках форма страдательного залога свойственна переходным глаголам т.
80722. Синтаксис. Теория словосочетания 38.17 KB
  Теория словосочетания Отечественные лингвисты 18 19 начала 20 веков понимают словосочетание широко. словосочетания понимаются как сочетания слов. Теория словосочетания в зарубежной лингвистике возникла позже с появлением книги Л. В соответствии с его теорией словосочетания в любом языке делятся на два типа: эндоцентрические и экзоцентрические.