Структура шин

Существуют разные способы организации структуры ЭВМ. Набор проводов, обеспечивающих необходимые связи между отдельными блоками ЭВМ, называются шинами. Шина содержит линии данных и линии управления. Рассмотрим сначала одношинную однопроцессорную организацию ЭВМ.

Рис. 1.3

Все устройства связаны с одной шиной. Так как шина может использоваться только для одной передачи, то в данный момент времени только одно устройство может быть активным. Подобная структура обеспечивает низкую стоимость ЭВМ и легкость подключения внешних устройств.

Недостатки однопроцессорной одношинной структуры в том, что при использовании одной шины общая продуктивность системы, во-первых, диктуется производительностью процессора, во-вторых, ограничивается последовательным характером процесса обмена информацией процессора с прочими устройствами. Увеличение производительности системы за счет повышения быстродействия элементов системы (процессора, памяти) дает положительный результат только до определенных пределов, так как ограничивается сверху пропускной способностью общей шины.

Рис. 1.4

В простейшей одношинной двухпроцессорной архитектуре эффект “узкого места” шины, в известной степени, нейтрализуется. Каждый процессор имеет собственную память, в которой хранятся некоторые управляющие программы (рис. 1.4). Дополнительно, в системе имеется общая память, доступная в данный момент одному из процессоров.

Однако наличие общей магистрали и обмен с памятью в режиме разделения времени (в два такта) все же создают определенные ограничения.

Двухшинная структура позволяет повысить производительность системы. Существует два варианта двухшинной однопроцессорной структуры (рис. 1.5)

В первом варианте ввод-вывод данных происходит под прямым управлением центрального процессора, во втором – без участия процессора. В такой структуре реализуется параллельная работа нескольких устройств ЭВМ.

2)

Рис. 1.5

Недостатки приведенных выше структур снимаются в многошинной многопроцессорной организации ЭВМ. Рассмотрим один из примеров такой организации (рис.1.6).

В данной системе имеется три процессора, причем два из них выполняют вспомогательные функции обслуживания внешних устройств. Поскольку имеется несколько шин, то одновременно в системе может работать несколько устройств.

Многопроцессорная многошинная архитектура является базой для построения суперЭВМ, по своим характеристикам превосходящих большинство современных ЭВМ.

Рис. 1.6

Структура эвм 5-го поколения

Работу пользователя ЭВМ в настоящее время можно представить с помощью следующей схемы.

Рис. 1.7

Для решения задачи на ЭВМ необходима программа, которую создает либо сам пользователь, либо программист.

Архитектура ЭВМ 5-го поколения предусматривает наличие “интеллектуального интерфейса”, заменяющего программиста (рис.1.8).

Рис. 1.8

В состав интеллектуального интерфейса входят; 1 – процессор общения; 2 – планировщик (“автоматический программист”); 3 – база знаний. Пользователь ставит задачу такой ЭВМ на естественном языке (возможно, в рукописной или речевой форме); процессор общения переводит задание в форму, понятную планировщику, который, используя знания из базы знаний, разрабатывает программу, решающую поставленную задачу. Затем программа выполняется той частью ЭВМ 5-го поколения, которая обозначена на рис.1.8 как обычная ЭВМ.