Fruitsekta.ru

Мир ПК
6 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Канальная архитектура эвм

ЭВМ С КАНАЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИЕЙ

В основе этого типа организации ЭВМ лежит множественность каналов связи между устройствами и функциональная специализация узлов.

Упрощенная схема организации ЭВМ с каналами приведена на рис. 32. Сравним схему ЭВМ с каналами и описанную выше схему ЭВМ с шинной организацией.

Все фоннеймановские ЭВМ очень похожи друг на друга и алгоритм функционирования центрального процессора, по сути, ничем не отличается от описанного выше.

Помимо уже знакомого набора устройств (центральный процессор, память, устройства ввода — вывода) в состав ЭВМ с канальной организацией входят устройства, называемые каналами. Канал — это специализированный процессор, осуществляющий всю работу по управлению контроллерами внешних устройств и обмену данными между основной памятью и внешними устройствами. Устройства группируются по характерной скорости и подключаются к соответствующим каналам. “Быстрые” устройства (например, накопители на магнитных дисках) подсоединяются к селекторным каналам. Такое устройство получает селекторный канал в монопольное использование на все время выполнения операции обмена данными. “Медленные” устройства подключаются к мультиплексным каналам. Мультиплексный канал разделяется (мультиплексируется) между несколькими устройствами, при этом возможен одновременный обмен данными с несколькими устройствами. Доступ к оперативной памяти может получить и центральный процессор, и один из каналов. Для управления очередностью доступа имеется контроллер оперативной памяти. Он определяет приоритетную дисциплину доступа при одновременном обращении нескольких устройств к памяти. Наименьший приоритет имеет центральный процессор. Среди каналов больший приоритет имеют медленные каналы. Таким образом, приоритет обратно пропорционален частоте обращения устройства к памяти.

За счет существенного усложнения организации ЭВМ упрощается архитектура ввода — вывода. Связь между отдельными узлами осуществляется по схеме, напоминающей треугольник (см. рис. 32.). Операции обмена данными становятся более простыми. Канал, по сути, представляет собой специализированный “интеллектуальный” контроллер прямого доступа к памяти. Для ускорения обмена данными реализованы несколько трактов обмена данными (процессор — основная память и каналы — основная память). О своем состоянии канал может информировать процессор с помощью прерываний. Все контроллеры внешних устройств подключаются к “своим” каналам с помощью стандартного интерфейса. Свобода подключения внешних устройств сохраняется благодаря стандартному протоколу интерфейса, при этом появляется возможность группировать устройства по характеристикам.

Результатом введения каналов (специализированных процессоров ввода/вывода) является большая стандартизация и упрощение процессов обмена. С другой стороны, вводятся некоторые ограничения. Например, сохраняется только одна схема, напоминающая схему прямого доступа, с обменом информации между процессором и каналом по прерываниям.

Канал, являясь хоть и специализированным, но все-таки процессором, выполняет свою канальную программу. Она состоит из канальных команд и хранится в оперативной памяти. Длина канальной программы произвольна, последняя команда канальной программы содержит признак конца. Подготовку канальной программы и загрузку ее в оперативную память осуществляет операционная система. После того, как канальная программа подготовлена, адрес ее начала размещается в фиксированной ячейке памяти, называемой словом адреса канала CAW (Channel Address Word).

Для управления каналами процессор имеет всего четыре команды.

Операция обмена данными инициируется центральным процессором с помощью команды НАЧАТЬ ВВОД — ВЫВОД — SIO M,N(Start Input — Output). Операндами команды являются M — номер канала и N — номер устройства в канале. Выдав команду запуска обмена, процессор, не обращая внимания на обменный процесс, продолжает выполнять свою программу. Центральный процессор может проверить состояние канала с помощью команды ОПРОСИТЬ ВВОД — ВЫВОД — TIO(Test Input — Output).

Команда SIO M,N передается во все каналы, воспринимает ее только канал M.

Если канал занят, он устанавливает соответствующее состояние своих регистров, и процессор по команде TIOможет выяснить, что запуск канальной программы не состоялся.

Если канал свободен, он выполняет следующие действия. Во-первых, выбирает из оперативной памяти CAW в свой регистр, во-вторых, передает подключенным к нему устройствам команду SIO.Команда запуска ввода — вывода SIO M,N передается всем устройствам, но воспринимает ее только устройство N. Если устройство занято или не готово, в регистрах канала устанавливается соответствующее состояние и процессор по команде TIO может узнать о том, что операция обмена данными не состоялась. Если же устройство свободно и готово к обмену данными, оно устанавливает в интерфейсе сигнал ожидания. Вся дальнейшая обменная операция протекает по инициативе внешнего устройства. Получив сигнал ожидания, канал выбирает по адресу CAW адрес канальной команды и передает ее в контроллер внешнего устройства, где она выполняется.

Читать еще:  Архитектура современных эвм

Канальные команды могут быть подготовительными или командами обмена данными. Подготовительные команды устанавливают режимы внешних устройств, осуществляют операции поиска и т.д.

Обменные команды содержат коды операций и адреса оперативной памяти. Обмен происходит по асинхронной схеме по инициативе внешнего устройства. Данные извлекаются из памяти и помещаются в нее напрямую, без посредников.

После выполнения команды канал проверяет в выполненной команде признак конца. Если это не последняя команда, меняется адрес CAW и выбирается следующая команда. Если команда последняя, канал “привлекает к себе внимание” процессора с помощью сигнала прерывания. По сигналу прерывания запускается обработчик, являющийся частью операционной системы. Обработчик прерывания выполняет операции, завершающие обмен.

Канал может сгенерировать сигнал прерывания до окончания канальной программы при возникновении исключительной ситуации. В этом случае операционная система запрашивает состояние регистров канала и выясняет, что именно произошло и определяет какие действие необходимо предпринять в возникшей ситуации.

Отметим некоторые особенности канальных машин. Несколько подряд идущих канальных команд могут образовывать цепочку данных. В этом случае имеется одна команда обмена, например, чтения физической записи в несколько адресов оперативной памяти со счетчиком. Одна физическая запись распределяется в несколько адресов оперативной памяти.

В ЭВМ с канальной организацией процессор практически полностью освобождается от рутинной работы по организации ввода — вывода. Управление контроллерами внешних устройств и обмен данными берет на себя канал. Наличие нескольких трактов передачи данных снимает трудности, связанные с блокировкой единственного тракта передачи данных (системной шины), что повышает скорость обмена. Все это дает возможность производить обмен данными с внешними устройствами параллельно с основной вычислительной работой центрального процессора. В результате общая производительность системы существенно возрастает. Удорожание схемы окупается.

Одной из первых машин с каналами была ЭВМ второго поколения IBM 704. Ярким примером ЭВМ с каналами являются машины семейства IBM 360/370. Появление этих ЭВМ произвело переворот в вычислительной технике, и на долгие годы они стали образцом для подражания у создателей ЭВМ. Хотя в настоящее время эти машины ушли в прошлое, они оставили богатое наследие в виде интересных архитектурных решений, программных и алгоритмических разработок. В настоящее время схемы со специализированными процессорами ввода — вывода часто встречаются в ЭВМ различных типов. Несомненно, идея схемы с каналами не умерла, и к ней еще неоднократно будут возвращаться.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

ЭВМ с канальной организацией

В основе этого типа организации ЭВМ лежит множественность каналов связи между устройствами и функциональная специализация узлов. Упрощенная схема ЭВМ с канальной организацией представлена на рисунке.

В отличие от набора устройства ЭВМ с шинной организацией в состав ЭВМ с канальной организацией входят устройства, называемые каналами.

Канал – это специализированный процессор, осуществляющий всю работу по управлению контролерами внешних устройств и обмену данными. Устройства группируются по скоростным характеристикам и подключаются к соответствующим каналам.

«Быстрые» устройства (накопители на магнитных дисках) подсоединяются к селекторному каналу. Такое устройство получает селекторный канал в монопольное использование, на все время операции обмена данными.

«Медленные» устройства подключаются к мультиплексным каналам. Мультиплексный канал разделяется (мультиплексируется) между несколькими устройствами. При этом возможен одновременный обмен данными с несколькими устройствами.

Доступ к ОП может получить и МП, и один из каналов. Для управления очередностью. Доступа имеется контроллер ОП. Он определяет приоритетную дисциплину доступа при одновременном обращении нескольких устройства к памяти. Наименьший приоритет имеет МП. Среди каналов больший приоритет имеют «медленные» каналы. Таким образом, приоритет обратно пропорционален частоте обращения устройств к памяти.

За счет существующего усложнения организации ЭВМ упрощается архитектура ввода-вывода. Операции обмена данными становятся более простыми. Канал, по сути, представляет собой специализированный контроллер прямого доступа к памяти. Для ускорения обмена данными реализованы несколько трактов обмена данными между МП и ОП и между каналами и ОП. О своем состоянии канал может информировать МП с помощью прерываний. Все контроллеры ВУ подключаются к «своим» каналам с помощью стандартного интерфейса.

Читать еще:  Проигрыватель с ускоренным воспроизведением

Свобода подключения ВУ сохраняется благодаря стандартному протоколу интерфейса, при этом появляется возможность группировать устройства по характеристикам.

Результатом введения каналов специализированных процессоров ввода/вывода является большая стандартизация и упрощение процессов обмена данными. С другой стороны вводятся некоторые ограничения, например, сохраняется только одна схема, напоминающая схему прямого доступа с обменом информацией между МП и каналом о прерываниях.

ЭВМ с канальной организацией МП практически полностью освобождается от рутинной работы по организации ввода/вывода. Управление контроллерами внешних устройств и обмен данными берет на себя канал. Наличие нескольких трактов передачи данных снимает трудности, связанные с блокировкой единственного тракта передачи данных (у ЭВМ с шинной организацией), что повышает скорость обмена. В результате общая производительность системы существенно возрастает, а удорожание схемы окупается.

Первой ЭВМ с канальной организацией была ЭВМ второго поколения IBM 704. ЕЕ продолжением являются машины серии IBM 360/370 (советский аналог – ЕС-1045).

Появление этих ЭВМ произвело переворот в вычислительной технике и на долгие годы они стали образцом для создателей ЭВМ.

В настоящее время схемы со специализированными процессорами ввода/вывода часто встречаются в ЭВМ различных типов.

|следующая лекция ==>
Периферийные устройства|Основные команды ЭВМ

Дата добавления: 2014-01-06 ; Просмотров: 777 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Рассматривается шинная архитектура ЭВМ

Принципы Фон­Неймана. Классическая и канальная архитектура ЭВМ

§1. В данном параграфе рассматриваются принципы используемые при создании первых ЭВМ ­ принципы Фон­Неймана:

1). Программы и данные хранятся в двоичном коде в общем запоминающем устройстве ­ оперативной памяти.

2). Управления вычислительным процессом осуществляется по программе, заключающееся в последовательном выполнения команд. Каждая команда руководит выполнением одной операции и передает управления следующей команде;

3). Память компьютера состоит из последовательности пронумерованных ячеек;

4). Для управления используется язык машинных команд, которым отвечают элементарные операции и которые последовательно выполняются над элементарными операндами.

Выполнения программы и управления основными узлами компьютера осуществляет

На основании вышесказанного, можно представить схему первых ЭВМ, которая состоит из ЦП, ОЗУ, устройства ввода и устройства вывода.

Рассматривается шинная архитектура ЭВМ

В дальнейшем с ростом производительности процессора эта архитектура стала неэффективной, так как скорость ввода и вывода данных значительно уступает скорости обработки информации процессором. Кроме того, скорость введения определяется скоростью человека­оператора, который принципиально не может быть увеличена выше его физиологических возможностей.

Поэтому в дальнейшем архитектура ЭВМ все больше стала отличаться от архитектуры Фон­Неймана, хотя и имеют с ней много общего. Классические ЭВМ это обычно мини – и микро­ЭВМ. Имеющие, так называемую шинную (магистральную) архитектуру. То есть центральный процессор связан с другими узлами ЭВМ через системную магистраль, которая состоит из шины данных, шины адреса и шины управления. При такой архитектуре обмен данными может происходить между двумя устройствами один из которых является задатчиком (обычно это ЦП или контроллер прямого доступа к памяти (ПДП)). Общее управление системным интерфейсом выполняет контроллер шины (КШ). Персональные компьютеры (ПК), в настоящее время, базируются на следующей системе шин:

1). Локальная шина процессора – Local bus

2). Шина оперативной памяти –Memory bus

3). Системная шина – System bus. (Данная шина связывает работу всех узлов ПК в единое целое.)

4). Внешнюю шину – External bus (Данная шина связана с периферийными устройствами).

§3. В данном параграфе рассматривается канальная архитектура ЭВМ. Подобную архитектуру обычно имеют большие ЭВМ (Main frame). При такой архитектуре, помимо ЦП, имеется ряд специализированных процессоров – каналов ввода­вывода. Каналы ввода­вывода управляют работой всех периферийных устройств.

Взаимодействие периферийных устройств с каналами и каналов с ЦП обеспечивается системой прерываний. Если возникает необходимость в работе периферийного устройства, то ЦП инициализирует канал на выполнение необходимой операции. После продолжает выполнение своей основной работы. О завершение своей работы канал сообщает процессору с помощью соответствующего прерывания. Каналы в зависимости от быстродействия периферийных устройств делятся на селекторные и мультиплексорные. Селекторные каналы используются для быстродействующих устройств.

Переход к работе следующего периферийного устройства можно только после окончания работы данного устройства. Мультиплексорные каналы используются для работы с медленными периферийными устройствами. В этом случае после обмена канала одним байтом с периферийным устройством, переходит к обмену с другим, если это устройство имеет более высокий приоритет и от него поступил запрос.

Компьютеры с канальной архитектурой имеют большее быстродействие и более сложную аппаратную часть.

Все периферийные устройства подключаются к каналу через свои устройства управления, что обеспечивает подключение разнотипных устройств к каналу.

Дата добавления: 2015-04-26 ; просмотров: 5 | Нарушение авторских прав

Сообщение на тему: «Канальная архитектура ЭВМ»

—>Просмотров : 268 | —>Добавил : Biz-ledy (22.03.2019) (Изменено: 22.03.2019)

Читайте также:

  1. IX. СОВРЕМЕННАЯ АРХИТЕКТУРА ГРЕЦИИ.
  2. SMP -архитектура
  3. VI. АРХИТЕКТУРА ВИЗАНТИИ.
  4. Античная архитектура
  5. Архитектура
  6. Архитектура
  7. Архитектура
  8. Архитектура
  9. АРХИТЕКТУРА
  10. Архитектура
Обсуждение вопроса:

В основе этого типа организации ЭВМ лежит множественность каналов связи между устройствами и функциональная специализация узлов.

Помимо уже знакомого набора устройств (центральный процессор, память, устройства ввода-вывода) в состав ЭВМ с канальной организацией входят устройства, называемые каналами.

Канал — это специализированный процессор, осуществляющий всю работу по управлению контроллерами внешних устройств и обмену данными между основной памятью и внешними устройствами.

Устройства группируются по характерной скорости и подключаются к соответствующим каналам. «Быстрые» устройства (например, накопители на магнитных дисках) подсоединяются к селекторным каналам. Такое устройство получает селекторный канал в монопольное использование на все время выполнения операции обмена данными.

«Медленные» устройства подключаются к мультиплексным каналам. Мультиплексный канал разделяется (мультиплексируется) между несколькими устройствам, при этом возможен одновременный обмен данными с несколькими устройствами.

Доступ к оперативной памяти может получить и центральный процессор, и один из каналов. Для управления очередностью доступа имеется контроллер оперативной памяти. Он определяет приоритетную дисциплину доступа при одновременном обращении нескольких устройств к памяти. Наименьший приоритет имеет центральный процессор. Среди каналов больший приоритет имеют медленные каналы. Таким образом, приоритет обратно пропорционален частоте обращения устройств к памяти.

За счет существенного усложнения организации ЭВМ упрощается архитектура ввода-вывода. Связь между отдельными узлами осуществляется по схеме, напоминающей треугольник. Операции обмена данными становятся более простыми. Канал, по сути, представляет собой специализированный «интеллектуальный» контроллер прямого доступа к оперативной памяти. Для ускорения обмена данными реализованы несколько трактов обмена данными (процессор — основная память и каналы — основная память).

О своем состоянии канал может информировать процессор с помощью прерываний. Все контроллеры внешних устройств подключаются к «своим» каналам с помощью стандартного интерфейса. Свобода подключения внешних устройств сохраняется благодаря стандартному протоколу интерфейса, при этом появляется возможность группировать устройства по характеристикам.

Результатом введения каналов (специализированных процессоров ввода-вывода) является большая стандартизация и упрощение процессов обмена. С другой стороны, вводятся некоторые ограничения. Например, сохраняется только одна схема, напоминающая схему прямого доступа, с обменом информации между процессором и каналом по прерываниям.

Канал, являясь хотя и специализированным, но все-таки процессором, выполняет свою канальную программу. Она состоит из канальных команд и хранится в оперативной памяти. Длина канальной программы произвольна, последняя команда канальной программы содержит признак конца. Подготовку канальной программы и загрузку ее в оперативную память осуществляет операционная система.

В ЭВМ с канальной организацией процессор практически полностью освобождается от рутинной работы по организации ввода-вывода. Управление контроллерами внешних устройств и обмен данными берет на себя канал. Наличие нескольких трактов передачи данных снимает трудности, связанные с блокировкой единственного тракта передачи данных (системной шины), что повышает скорость обмена. Все это дает возможность производить обмен данными с внешними устройствами параллельно с основной вычислительной работой центрального процессора. В результате общая производительность системы существенно возрастает. Удорожание схемы окупается.

Одной из первых машин с каналами была ЭВМ второго поколения IBM-704.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector
×
×

Всего ответов: 1