Уровни комплексирования

К основным уровням комплексирования относятся:

1) Уровень прямого управления (процессор — процессор);

2) Уровень общей оперативной памяти;

3) Уровень комплексируемых каналов ввода-вывода;

4) Уровень устройств управления внешними устройствами (УВУ);

5) Уровень общих внешних устройств.

На каждом из этих уровней используются специальные техничес­кие и программные средства, обеспечивающие обмен информацией.

Уровень прямого управления служитдля передачи коротких одно­байтовых приказов-сообщений. Последовательность взаимодействия процессоров сводится к следующему. Процессор-инициатор обмена по интерфейсу прямого управления (ЦПУ) передает в блок прямого управления байт-сообщение и подает команду «Прямая запись». У другого процессора эта команда вызывает прерывание, относящееся к классу внешних. В ответ он вырабатывает команду «Прямое чте­ние» и записывает передаваемый байт в свою память. Затем приня­тая информация расшифровывается и по ней принимается решение. После завершения передачи прерывания снимаются, и оба процессо­ра продолжают вычисления по собственным программам. Видно, что уровень прямого управления не может использоваться для передачи больших массивов данных, однако оперативное взаимодействие от­дельными сигналами широко используется в управлении вычисления­ми. У ПЭВМ типа IBM PC этому уровню соответствует комплексирование процессоров, подключаемых к системной шине.

Уровень общей оперативной памяти (ООП) является наиболее предпочтительным для оперативного взаимодействия процессоров. Однако в этом случае ООП эффективно работает только при неболь­шом числе обслуживаемых абонентов. Этот уровень широко исполь­зуется в многопроцессорных серверах вычислительных сетей.

Уровень комплексируемых каналов ввода-вывода предназначается для передачи больших объектов информации между блоками оперативной памяти, сопрягаемых ЭВМ. Обмен данными между ЭВМ осуществляется с помощью адаптера «канал-канал» (АКК) и команд «Чтение» и «Запись».

Адаптер — это устройство, согласующее скорости работы сопрягаемых каналов. Обычно сопрягаются селекторные каналы (СК) машин как наи­более быстродействующие, но можно сопрягать мультиплексные каналы (МК), а также селекторный и мультиплексный. Скорость обмена данны­ми определяется скоростью самого медленного канала. Скорость переда­чи данных по этому уровню составляет несколько Мбайтов/с. В ПЭВМ данному уровню взаимодействия соответствует подключение периферий­ной аппаратуры через контроллеры и адаптеры.

Уровень устройств управления внешними устройствами предпо­лагает использование встроенного в УВУ двухканального переклю­чателя и команд «Зарезервировать» и «Освободить». Двухканальный переключатель позволяет подключать УВУ одной машины к селек­торным каналам различных ЭВМ. По команде «Зарезервировать» канал-инициатор обмена имеет доступ через УВУ к любым накопи­телям на дисках НМД или на магнитных лентах НМЛ.

УВУ магнитных дисков и лент — совершенно различные устрой­ства. Обмен канала с накопителями продолжается до полного завер­шения работ и получения команды «Освободить». Лишь после этого УВУ может подключиться к конкурирующему каналу. Только такая дисциплина обслуживания требований позволяет избежать конфлик­тных ситуаций. Этот уровень целесообразно использовать в вычис­лительных сетях при построении больших банков данных.

Пятый уровень предполагает использование общих внешних уст­ройств. Для подключения отдельных устройств используется авто­номный двухканальный переключатель.

Пять уровней комплексирования получили название логических потому, что они объединяют на каждом уровне разнотипную аппара­туру, имеющую сходные методы управления. Каждое из устройств может иметь логическое имя, используемое в прикладных програм­мах. Этим достигается независимость программ пользователей от конкретной физической конфигурации системы. Связь логической структуры программы и конкретной физической структуры ВС обес­печивается операционной системой по указаниям-директивам пользо­вателя, при запуске ОС и по указаниям диспетчера-оператора вы­числительного центра. Различные уровни комплексирования позво­ляют создавать самые различные структуры ВС.

Второй логический уровень позволяет создавать многопроцессорные ВС. Обычно он дополняется и первым уровнем, что повышает оператив­ность взаимодействия процессоров. Вычислительные системы сверхвы­сокой производительности должны строиться как многопроцессорные. Центральным блоком такой системы является быстродействующий ком­мутатор, обеспечивающий необходимые подключения абонентов (про­цессоров и каналов) к общей оперативной памяти.

Уровни 1, 3, 4, 5 обеспечивают построение разнообразных машин­ных комплексов. Особенно часто используется третий в комбинации с четвертым. Целесообразно их дополнять и первым уровнем.
Пятый уровень комплексирования используется в редких специальных случаях, когда в качестве внешнего объекта используется какое-то дорогое уникальное устройство. В противном случае этот уровень малоэффективен. Любое внешнее устройство — это недостаточно надежное устройство точной механики, а значит, выгоднее использовать четвертый уровень комплексирования, когда можно сразу управлять не одним, а несколькими внешними устройствами, включая и резервные.

Сочетание уровней и методов взаимодействия позволяет создавать самые различные многомашинные и многопроцессорные системы.