Многопроцессорный вычислительный комплекс Эльбрус
При разработке МВК Эльбрус ставились следующие три задачи:
· повысить эффективность использования оборудования;
· обеспечить возможность предельной производительности;
· создать высоконадежные резервируемые структуры, обладающие возможностью постепенного наращивания производительности с учетом адаптации к решаемым задачам.
В состав семейства МВК Эльбрус входит система Эльбрус-1 с производительностью от 1,5 млн оп/с до 10 млн оп/с и Эльбрус-2 с суммарным быстродействием 120 млн оп/с.
Все процессоры систем имеют:
· одну и ту же систему команд;
· одинаковую по функциям операционную систему ЕОС (единую ОС).
Основными модулями системы являются:
· центральные процессоры (ЦП) от 1 до 10;
· модули оперативной памяти (от 4 до 32) объемом от 576 Кб до 4608 Кб;
· модули процессоров ввода-вывода (ПВВ) (от 1 до 4);
· модули процессоров передачи данных (ППД) (от 1 до 16);
· модули управления накопителями на магнитных барабанах и дисках, образующие систему управления массовой памятью.
Оперативная память для всех процессоров системы доступна через коммутатор, на который возлагаются функции замены неисправных блоков резервирования (рис. 9.4). Аппаратный контроль охватывает не только работу процессоров, но и работу по обмену информацией на всех уровнях.
Система команд центрального процессора базируется на принципе магазинного обращения к памяти с аппаратной реализацией стека. Внутренний язык машины подобен ПОЛИЗу. В вершине стека могут находиться не только сами операнды, но и ссылки на них, а также ссылки на процедуры их вычисления. По принципу построения СК для ЦП МВК Эльбрус близка к СК KDF-9 и ЭВМ фирмы Барроуз. Однако МВК Эльбрус имеет более развитый аппарат описания типов данных, их защиты, способов распределения памяти, а также развитый аппарат дескрипторов.
Каждый объект данных в памяти снабжен дополнительным управляющим разрядом (тегом), в котором содержится информация о типе данных (целое, вещественное, набор, дескриптор, адрес, метка, формат) и различные управляющие признаки, включая признаки защиты по чтению и записи. Все это позволяет строить чистые (иногда их называют реентерабельные, повторно входимые) процедуры, явно не имеющие ссылок на адреса объектов в математической или физической памяти. Это очень важно, ибо позволяет одно и то же тело процедуры использовать разными процессорами над разными данными. Аппарат дескрипторов и косвенных ссылок позволяет разным программам обращаться к общим
данным.
Многие функции синхронизации процессов, т. е. синхронизации при параллельном выполнении ветвей одной задачи над общими данными, реализованы аппаратно (используется аппарат семафоров).
Модуль ПВВ (процессор ввода-вывода) – это, по сути, специальная ЭВМ с локальной памятью и доступом к основной оперативной памяти. Он служит для управления связью системы с внешними устройствами.
В состав ПВВ входят блоки быстрых каналов, состоящие из 4 селекторных каналов, каждый из которых может обслужить до 64 быстрых абонентов, и блоки стандартных каналов, каждый из которых в свою очередь содержит 16 каналов, обслуживающих до 256 внешних абонентов. Стандартный канал обеспечивает мультиплексное обслуживание медленных абонентов. Кроме того, в состав ПВВ входит блок сопряжения с процессорами передачи данных (до 4 каналов).
 |
Основное назначение ПВВ – освободить ЦП от функций организации очередей обмена, от функций реакций на прерывание по I/О, от функций оптимизации обслуживания очередей запросов на обмен.
Математическая память разбивается на страницы длиной в 512 слов.
В основу программного обеспечения положен принцип достижения высокой эффективности счета при помощи гибкости и адаптируемости МВК. Для этой цели тщательно выбирается сравнительно малый набор основных возможностей программного обеспечения и разрабатываются максимально эффективные средства комплексирования, чтобы программист мог достаточно просто конструировать нужные программы.
Здесь МВК и его ПО как бы адаптируются к решаемым задачам, а не наоборот, как сделано во многих системах, когда алгоритм решаемой задачи модифицируется, чтобы его можно было реализовать в рамках жесткой ВС.
МВК Эльбрус может выполнять программы пользователей БЭСМ-6 благодаря спецпроцессору, реализующему систему команд БЭСМ-6.
Построенный по модульному принципу МВК Эльбрус включает модули центральных процессоров, ОП, процессоров I/О, процессоров приема – передачи данных, внешней памяти на НМБ, НМД, НМЛ, а также устрой-
ства I/О.
Модули ЦП, ОП и процессоров I/О связаны между собой при помощи центрального коммутатора (К). Процессоры приема–передачи данных, промежуточная и внешняя память, а также устройства I/О подключаются к центральной части системы через процессоры I/О.
Модули системы работают параллельно и независимо друг от друга, ресурсы системы динамически распределяются единой операционной системой (ЕОС). ЕОС обеспечивает мультипрограммные режимы ближней и дальней пакетной обработки, режим разделения времени и терминальную обработку.
Для повышения быстродействия аппаратно реализованы базовые конструкции и общепринятые механизмы воплощения ЯП, лежащие в основе систем программирования.
