Міністерство освіти республіки Білорусь.
Білоруський Державний Університет
Інформатики і радіоелектроніки
Кафедра ЕОМ
Пояснювальна записка
до курсового проекту
По курсу: В«Обчислювальні комплекси системи та мережі В»
На тему: В«Багатопроцесорний обчислювальний комплекс В»
Виконав:
ст. гр. 650502
Кургановіч І.В.
Перевірив:
лошата В.І.
Мінськ 2000р.
Завдання до курсового проекту
Розробити схему многопроцессорного обчислювального комплексу з багатовхідних ОЗУ.
Вихідні дані:
тип мікропроцесора - 80386;
кількість мікропроцесорів - 2;
обсяг ОЗП - 640 кб;
обсяг ПЗУ - 256 кб;
кількість паралельних ПУ - 2;
кількість послідовних ПУ - 2.
У схемі повинна бути передбачена можливість підключення зовнішніх запам'ятовуючих пристроїв.
Зміст:
Введення
1. Розробка структурної схеми
2. Розробка функціональної схеми
3. Вибір і обгрунтування елементів
4. Розробка принципової схеми
Висновок
Література
Введення
Обчислювальна техніка в своєму розвитку по шляху підвищення швидкодії ЕОМ наблизилася до фізичним межам, які обумовлені обмеженою швидкістю поширення сигналів в лініях, що пов'язують елементи і вузли машини. У цих умовах вимоги практики (складні фізико-технічні розрахунки, метеорологічні розрахунки, багатовимірні економіко-математичні моделі та інші завдання) по подальшого підвищення швидкодії ЕОМ можуть бути задоволені тільки шляхом поширення принципу паралелізму на самі пристрої обробки інформації та створення багатомашинних і мультипроцесорних обчислювальних систем. Такі системи дозволяють виробляти розпаралелювання в часі виконання програми або паралельне виконання декількох програм (задач).
В даний час виключне важливе значення набула проблема забезпечення високої надійності та готовності обчислювальних систем, що працюють у складі різних АСУ та АСУ ТП, особливо, при роботі в режимі реального часу. Ця проблема вирішується на основі використання принципу надмірності, який також диктує побудова багатопроцесорних і багатомашинних систем.
Різниця понять многомашинной і мультипроцесорної системою полягає в наступному. Багатомашинна обчислювальна система містить кілька ЕОМ, кожна з яких має свою оперативну пам'ять і працює під керуванням своєї операційної системи, а також засоби обміну інформацією між машинами. Реалізація обміну інформацією відбувається в кінцевому рахунку за рахунок взаємодії операційних систем машин між собою. Це погіршує динамічні характеристики процесів межмашинного обміну даними. Але застосування багатомашинних систем дозволяє підвищити надійність обчислювальних комплексів. Однак можна помітити, що при цьому обладнання комплексу недостатньо ефективно використовується для цієї мети. В многомашинной системі достатньо в кожній ЕОМ вийти з ладу по одному пристрою (навіть різних типів), як вся система стає непрацездатною.
Цих недоліків позбавлені мультипроцесорні системи. У таких системах процесори знаходять статус рядових агрегатів обчислювальної системи, які подібно до інших агрегатів, таким як модулі пам'яті, канали, периферійні пристрої, включаються до складу системи в потрібному кількості.
Обчислювальна система називається мультипроцесорної, якщо вона містить кілька процесорів, працюють із загальною оперативною пам'яттю і, бути може, із загальними зовнішніми запам'ятовуючими пристроями, і управляється однією спільною операційною системою.
У мультипроцесорної системі досягається більш швидка, ніж у багатомашинних системах, реакція на ситуації, що виникають всередині системи і в її зовнішньому середовищі, і більш висока надійність і живучість, так як система зберігає працездатність, поки працездатні хоча б по одному модулю кожного типу пристроїв. На основі багатопроцесорності і модульного принципу побудови інших пристроїв системи можливе створення систем підвищеної живучості за рахунок автоматичної перебудови структури (Автоматичної реконфігурації) при відмовах в окремих агрегатах, в тому числі в процесорах. Багатомашинні і багатопроцесорні системи можуть бути однорідними і неоднорідними. Однорідні системи містять однотипні ЕОМ або процесори.
Неоднорідні багатомашинні системи складаються з ЕОМ різного типу, а в неоднорідних мультипроцесорних системах використовуються різні спеціалізовані процесори, наприклад, процесори для операцій з плаваючою комою, для обробки десяткових чисел, процесор, що реалізовує функції операційної системи та інші. Принципи організації мультипроцесорних систем сильно відрізняються в залежно від їх призначення. Тому доцільно підрозділяти їх на два класу:
1.мультіпроцессорние обчислювальні системи, орієнтовані на підвищення продуктивності;
2.мультіпроцессорние обчислювальні системи, орієнтовані на підвищення надійності і живучості.
Існують три типи структурної організації МПВК: із загальною шиною; із перехресної комутацією; з багатовхідних ОЗУ.
У комплексах з багатовхідних ОЗУ все, що пов'язано з комутацією пристроїв, здійснюється в ОЗУ. У цьому випадку модулі ОЗП мають число входів, рівне числу пристроїв, які до них підключаються, тобто для кожного пристрою передбачається свій вхід в ОЗУ. В таких комплексах дуже просто вирішується питання про виділення кожному процесору своєї оперативної пам'яті, недоступною іншим процесорам. Виділення індивідуальної пам'яті кожному процесору дозволяє зберігати в ній інформацію, яка необхідна тільки одному процесору. Це дозволяє уникнути частини конфліктів, які неминуче виникають при загальній оперативної пам'яті. Крім того, зменшується ймовірність спотворення інформації в ОЗУ іншими процесорами.
Однак комплекси з багатовхідних ОЗУ мають той недолік, що в разі виходу з ладу якогось процесора, доступ до його пам'яті утруднений і інформація може бути переписана в інший модуль ОЗП тільки через канал вводу-виводу і зовнішнє запам'ятовуючий пристрій, що вимагає багато часу.
1. Розробка структурної схеми
Метою даного курсового проекту є розробка структури многопроцессорного обчислювального комплексу з багатовхідних ОЗУ.
Структурна схема такого МПВК наведена в додатку на схемі 1.
Розглянемо блоки, представлені на даній схемі.
1. Блок генерації сигналів.
Функціонування будь-якого обчислювального комплексу грунтується на сигналах. Основні сигнали, які присутні в будь-якому комп'ютері це CLK і RESET. Сигнал CLK використовується для сінхпронізаціі рабори всіх блоків обчислювального комплексу. Сигнал RESET використовується для скидання всіх блоків обчислювального комплексу або установки їх в початковий стан. Вищеописані сигнали формуються блоком генерації сигналів.
Для формування сигналів блок генерації сигналів повинен отримувати інформацію про роботу інших блоків (чим вони займаються в даний момент часу). Така інформація надходить до блоку при допомоги сигналів S0 і S1. Після декодування цих сигналів, блок видає сигнал готовності READY для тих пристроїв, які необхідні для виконання поставленого завдання.
2. Блок мікропроцесора.
За даними завдання курсового проекту блоків мікропроцесора має бути два. Обидва блоки працюють на однаковій частоті, тому використовують ідентичні сигнали синхронізації. Внутрішня структура блоків і виконувані ними функції повністю збігаються, тому розглянемо тільки один мікропроцесорний блок.
Мікропроцесорний блок є головним елементом МПВК. Він організовує роботу всього МПВК. Для зв'язку зі всіма блоками комплексу мікропроцесорний блок використовує сигнал READY, який видається блок...
