- •Литература Базовая
- •Дополнительная
- •Тематический обзор
- •1. Периферийные устройства ввода-вывода
- •1.1. Классификация
- •1.1.1. Принтеры
- •1.1.2. Графопостроитель
- •1.1.3. Модемы
- •1.1.4. Мышь
- •1.1.5. Трэкболл
- •1.1.6. Джойстики
- •1.1.7. Световое перо
- •1.1.8. Дигитайзеры
- •1.1.9. Цифровые камеры
- •1.1.10. Сканеры
- •1.2. Контроллеры внешних устройств
- •2. Локальные вычислительные сети (лвс)
- •2.1. Сети. Назначение лвс
- •2.2. Организация взаимодействия устройств в сети
- •2.2.1. Одноранговые сети
- •2.2.2. Иерархические сети
- •2.2.3. Технология совместного использования сетевых ресурсов
- •2.3. Топологии
- •2.4. Семиуровневая модель лвс
- •2.5. Протоколы передачи данных
- •2.6. Методы передачи данных в сетях эвм
- •2.7. Компоненты лвс
- •2.7.1. Сервер
- •2.7.2. Рабочая станция
- •2.7.3. Сетевые карты
- •2.7.4. Сетевые операционные системы
- •2.7.5. Кабели
- •2.7.6. Сетевое оборудование лвс
- •2.7.7. Технология Ethernet
- •2.8. Определение конфигурации сети
- •3. Параллельные системы
- •3.1. Параллелизм вычислений. Основные подходы и способы организации
- •3.1.1. Необходимость создания параллельных систем
- •3.1.2. Многомашинные и многопроцессорные вс
- •3.1.3. Организация параллелизма вычислений
- •3.1.4. Организация параллелизма вычислений в современных процессорах
- •3.2. Конвейерная обработка в эвм
- •Диаграмма работы простейшего конвейера
- •3.3. Классификация систем параллельной обработки данных
- •4. Многомашинные системы
- •4.1. Многомашинные вычислительные комплексы (ммвк)
- •4.2. Способы организации и их особенности
- •4.2.1. Базовая модель vax-кластеров
- •4.2.2. Unix-кластеры компании ibm
- •4.2.3. Требования, предъявляемые к ммс
- •5. Многопроцессорные системы
- •5.1. Основные понятия
- •5.2. Разделение и распределение памяти
- •5.3. Способы коммутации
- •5.4. Организация вычислительного процесса
- •5.5. Способы взаимодействия процессоров в системах
- •5.6. Применение сопроцессора х87 в машинах типа ibm pc
- •Задания для самостоятельной работы
- •Тренинг умений
- •1. Пример выполнения упражнения тренинга на умение № 1
- •2. Пример выполнения упражнения тренинга на умение № 2
- •3. Пример выполнения упражнения тренинга на умение № 3
- •Глоссарий
5.5. Способы взаимодействия процессоров в системах
Существует два основных способа взаимодействия процессоров в системах: один основан на использовании общей памяти, другой – на передаче сообщений.
В многопроцессорной системе с общей памятью один процессор осуществляет запись в конкретную ячейку, а другой – производит считывание из этой ячейки памяти. Чтобы обеспечить согласованность данных и синхронизацию процессов, обмен часто реализуется по принципу взаимно исключающего доступа к общей памяти.
Часто в машинах с общей памятью затраты на обмен не учитываются, так как проблемы обмена в значительной степени скрыты от программиста. Однако накладные расходы на обмен в этих машинах имеются и определяются конфликтами шин, памяти и процессоров. Чем больше процессоров добавляется в систему, тем больше процессов соперничают при использовании одних и тех же данных и шины, что приводит к состоянию насыщения. Модель системы с общей памятью очень удобна для программирования и иногда рассматривается как высокоуровневое средство оценки влияния обмена на работу системы, даже если основная система в действительности реализована с применением локальной памяти и принципа передачи сообщений.
В архитектурах с локальной памятью непосредственное разделение памяти невозможно. Вместо этого процессоры получают доступ к совместно используемым данным посредством передачи сообщений по сети обмена. Эффективность схемы коммуникаций зависит от протоколов обмена, основных сетей обмена и пропускной способности памяти и каналов обмена.
5.6. Применение сопроцессора х87 в машинах типа ibm pc
Примером многопроцессорной системы является использование сопроцессора.
Сопроцессор 8087 для 8086/8088 подключается параллельно практически ко всем интерфейсным сигналам центрального процессора. Отслеживая сигналы состояния процессора, сопроцессор вместе с ним просматривает и декодирует инструкции, “вылавливая” из них свои (по коду “Escape”). Если команда подразумевает обмен данными с памятью, процессор “помогает” сопроцессору в вычислении адреса, освобождая его от всех “хитростей” формирования физического адреса, принятых в 8086. После отработки всех циклов передачи процессор переходит к выполнению следующей инструкции, а сопроцессор начинает вычисления. Для сигнализации об исключительных ситуациях используется сигнал прерывания от сопроцессора INT. В IBM PC сигнал прерывания от сопроцессора через логическую схему поступает на вход NMI процессора и вызывает немаскируемое прерывание (вектор 2).
Сопроцессоры 80287 и 80387 с процессорами 80286 и 80386 обмениваются данными через шинные циклы ввода/вывода, автоматически генерируемые процессором.
Процессоры 486 и выше могут иметь лишь встроенный сопроцессор, интерфейс с внешним сопроцессором у них не предусмотрен.
Задания для самостоятельной работы
1. Составьте логическую схему базы знаний по теме.
2. Приведите пример цикла, который является полностью параллельным.
3. Приведите пример программного кода, содержащего зависимость по управлению.
4. Приведите пример программного кода, содержащего зависимость по данным.
5. Приведите пример программного кода, содержащего зависимость по именам типа антизависимости.
6. Приведите пример программного кода, содержащего зависимость по именам типа зависимости по входу.
7. Нарисуйте упрощенную блок-схему процессора Pentium.
8. Нарисуйте диаграмму состояний двухбитовой системы прогнозирования.
9. Нарисуйте диаграмму работы простейшего конвейера.
10. Нарисуйте структуру многомашинной системы.
11. Нарисуйте структуру одноуровневой многопроцессорной системы.
12. Нарисуйте структуру иерархической многопроцессорной системы.
13. Нарисуйте структуру многопроцессорной системы с матричной архитектурой.
14. Нарисуйте структуру многопроцессорной системы с индивидуальной памятью.
15. Нарисуйте структуру многопроцессорной системы с индивидуальной памятью и общей памятью данных.
16. Нарисуйте структуру магистральной многопроцессорной системы.
17. Нарисуйте структуру матричной многопроцессорной системы.
18. Нарисуйте структуру конвейерной многопроцессорной системы.
19. Назовите все известные Вам ПУ ввода.
20. Назовите все известные Вам ПУ вывода.
21. Какой тип принтера лучше всего подойдет для офиса? Почему?
22. Какой тип принтера Вы приобрели бы для дома? Почему?
23. В каких случаях лучше использовать принтер, а в каких – графопостроитель?
24. Нарисуйте схему ЛВС с топологией типа “звезда”.
25. Нарисуйте схему ЛВС с кольцевой топологией.
26. Нарисуйте схему ЛВС с шинной топологией.
27. Нарисуйте схему ЛВС с комбинированной топологией.
28. Нарисуйте архитектуру VAX-кластера.
29. Нарисуйте архитектуру кластера компании DEC на базе рефлективной памяти и каналов “память-память”.