Многомашинные комплексы на базе ЕС ЭВМ
Структура ЕС ЭВМ позволяет осуществлять комплексирование машин на уровне процессора, каналов, внешней памяти (внешних устройств) и оперативной памяти. При комплексировании на первых трех уровнях, что характерно для малых и средних машин ряда 1 (1010, 1012, 1020), создаются многомашинные комплексы. При комплексировании на уровне оперативной памяти, с сохранением возможности комплексирования на других уровнях (ЕС 1050 и ряд 11 – 1015, 25, 35, 45, 55, 60, 65), создаются многопроцессорные системы.
Отметим, что программная организация работы процессоров с общим полем оперативной памяти принципиально сложнее, нежели взаимодействие процессоров на уровне внешнего оборудования, хотя является наиболее гибкой и быстрой.
Обмен информацией между процессорами или между процессором и ВнП (управляющей или синхронизирующей информацией) использует средства прямого управления, к которым относятся команды ПРЯМАЯ ЗАПИСЬ и ПРЯМОЕ ЧТЕНИЕ. Связь между процессорами или процессором и ВнП осуществляется с помощью указанных команд и механизма внешних
прерываний.
При комплексировании на уровне каналов используется адаптер, который имеет два выхода на стандартный интерфейс I/О и подключается к селекторным (или мультиплексным) каналам двух модулей ЕС ЭВМ.
При комплексировании на уровне внешней памяти на НМД и НМЛ используются двухканальные переключатели, которые позволяют подсоединять УУ, НМЛ и НМД к двум каналам различных ЭВМ, в результате чего образуется общее поле памяти на управляемых ими накопителях. Возможно взаимодействие процессоров по телефонным и телеграфным линиям связи.
Наибольшую возможность комплексирования имеют компьютеры ЕС 1030: из двух ЭВМ, соединенных линиями прямого управления; из нескольких ЭВМ, имеющих доступ к общему полю внешней памяти; из нескольких ЭВМ, соединенных адаптером "канал–канал".
В случае прямого управления обмен информацией выполняется по командам прямого управления. По ним из одного процессора передается один байт информации, прерывающий работу другого процессора.
Такая система эффективна, если объем и скорость передачи информации небольшие.
При организации многомашинного комплекса, связанного общим полем внешней памяти, передача информации одним процессором и прием ее другим происходят неодновременно, в результате чего производительность взаимодействующих систем не снижается. Эта связь эффективнее объединения с помощью линий прямого управления.
В случае связи через адаптер "канал–канал" прямая связь между каналами ЭВМ осуществляется через стандартный интерфейс (interface – общая граница). Интерфейсом могут быть аппаратурный блок, связывающий два устройства, а также часть области памяти или регистры, доступные двум или более программам. Скорость обмена информацией определяется пропускной способностью каналов.
Результат комплексирования двух ЭВМ 1030 – это МК 1010. ЭВМ в нем соединены между собой по шинам прямого управления через блок состояния вычислительного комплекса, раздельные внешние устройства и через адаптер "канал–канал".
 |
Рис. 9.3. Структурная схема адаптера "канал–канал"
Режим 1. Оба компьютера принимают информацию с внешних устройств и обрабатывают ее, а выдачу информации осуществляет только основная ЭВМ, а вторая резервирует ее. Если первая машина не может выполнять планируемые функции, ее работу выполняет вторая.
Режим 2. Первый компьютер выполняет свои основные функции, а второй выходит на профилактику. Это режим работы без резервирования. В случае надобности (например, если компьютер вышел из строя) вторая машина может быть выведена из профилактики и переведена в рабочий режим.
Режим 3. Оба компьютера работают независимо.
Текущее состояние каждой ЭВМ фиксируется и как байт состояния (флажок) хранится в блоке состояния МК. Задание режима работы МК и перевод в требуемый режим осуществляются оператором с пульта ЭВМ.
Изменить байт состояния компьютера в блоке состояния МК можно и программным путем с помощью команд прямого управления. Блок состояния, в свою очередь, связан с ЭВМ по двум стандартным интерфейсам прямого управления. Адаптеры "канал–канал" предназначены как для передачи массивов данных между каналами I/О ЭВМ данного МК, так и для связи с другими
системами.
Адаптер работает в автономном режиме и передает информацию со скоростью более медленного канала из двух соединенных. Адаптер, по сути, играет роль УУ для канала: реагирует на запросы канала, принимает и расшифровывает команды каналов, но использует все полученные сведения не для управления устройствами I/О, а для обеспечения связи между каналами и синхронизации их работы.
Управление работой двухмашинного комплекса МК 1010 осуществляет операционная система ОС К1, включающая средства комплексирования и являющаяся расширением ОС ЕС с мультипрограммированием в режиме фиксированного числа задач.
Ряд особенностей имеет ЕС 1035: расширенную СК, виртуальную память, коррекцию одиночных ошибок при чтении информации из ОП и обнаружение двойных ошибок, совместимость с ЭВМ "Минск-32" (разработаны конверторы языков ФОРТРАН и КОБОЛ "Минск-32", эмулятор программ "Минск-32" на ЕС 1035 и средства переноса данных).
Известны многомашинные и многопроцессорные системы на базе ЕС 1050. В частности, в двухпроцессорной системе на базе ЭВМ ЕС 1050 связь осуществляется на уровне процессоров, каналов, внешней памяти (внешних устройств) и оперативной памяти, при помощи средств комплексирования: соответственно средств прямого управления, адаптеров "канал–канал", двухканальных переключателей устройств управления внешними устройствами, а также при помощи пульта реконфигурации.
Для создания общего поля оперативной памяти система должна иметь двухвходовые устройства оперативной памяти. В двухпроцессорной системе с общим полем оперативной памяти задание режима работы системы, физического распределения ресурсов системы между процессорами и исключения неисправных устройств осуществляется с помощью пульта реконфигурации системы.
Прямоадресуемая память одного из двух процессоров во избежание наложения ее на прямоадресуемую память другого процессора смещена путем префиксации адреса. Основные сведения о комплексировании компьютеров серии ЕС даны в табл. 9.1.
Таблица 9.1. Комплексирование ЭВМ серии ЕС
Устройства ЭВМ. Уровни комплексирования |
Технические и программные средства комплексирования |
Что реализуется в результате комплексирования |
Что обеспечивается в результате комплексирования |
Процессор |
Средства прямого управления (включая шины прямого управления, линии синхронизации и спецкоманды) и механизм внешних прерываний |
Прямая связь между двумя процессорами |
Обмен управляющей информацией между процессорами и необходимая при этом синхронизация их работы |
Оперативная память |
Пульт реконфигура- ции, средства операционной системы и средства прямого управления |
Общее поле опе-ративной памяти и прямая связь между двумя процессорами |
Быстрый параллельный доступ процессоров к программной и числовой информации в общем поле оперативной памяти, реализуемый с участием расширенных средств прямого управления |
Каналы |
Адаптер "канал–канал" и средства операционной системы |
Соединение канала одной ЭВМ с каналом другой ЭВМ |
Быстрая синхронизированная передача программной и числовой информации из оперативной памяти одной ЭВМ в оперативную память другой ЭВМ |
Внешняя память |
Двухканальный пере-ключатель (входной коммутатор) устройств управления внешними устройства-ми и средства ОС |
Общее поле вне-шней памяти |
Одновременный и разнесенный во времени доступ процессоров к большим объемам информации в общем поле внешней памяти |
