2.3. Структурные схемы вычислительных систем
Современные компьютеры всё больше превращаются в многопроцессорные вычислительные системы. Принципиально возможны две схемы построения вычислительных систем: системы с общей памятью ОП (рис. 2.4,а) и с распределённой памятью, представляющей собой множество локальных запоминающих устройств ЛП1, ЛП2, …, ЛПN, каждое из которых обслуживает свой процессор (рис. 2.4,б). В системах обоих типов имеется множество процессоров П1, П2, …, ПN . В обоих случаях пары процессор – запоминающее устройство объединяются в систему через коммуникационную подсеть.
П2
Коммуникационная подсеть
П1
ПN
ОП
. . .
а) |
ЛП1
ЛП2
ЛПN
Коммуникационная подсеть
П1
П2
ПN
. . . б) |
Рис. 2.4. Вычислительные системы с общей памятью (а) и распределённой памятью (б) |
|
Вычислительные системы с общей памятью предусматривают все операции обмена информацией с общей памятью, т.е. в этом отношении похожи на рассмотренный выше персональный компьютер. Их производительность ограничена невозможностью выполнения параллельного обмена данными нескольких процессоров с памятью. С другой стороны имеется некоторая компенсация этого недостатка в виде упрощения процедур обмена информацией между процессорами вследствие наличия общего запоминающего устройства.
В зависимости от построения коммуникационной подсети можно построить несколько вариантов многопроцессорных систем по схемам:
ОКОД (один поток команд – один поток данных);
МКОД (один поток команд – много потоков данных);
ОКМД (один поток команд – много потоков данных);
МКМД (много потоков команд – много потоков данных).
Системы с несколькими потоками данных могут быть реализованы только как системы с распределённой памятью. В системах с одним потоком команд процессоры образуют последовательную технологическую цепочку, в которой информация из памяти читается головным процессором цепочки, передаётся от одного процессора к другому по каналу прямой связи и записывается в память конечным процессором технологической цепочки. Каждый процессор в таких системах специализируется на своей операции, поэтому очень прост и имеет высокое быстродействие. Системы с одним потоком данных называются конвейерными.
В системах с одним потоком команд вовсе процессоры поступают одни и те же команды. Может существовать два варианта построения таких систем:
все процессоры выполняют одни и те же команды, но работают с разными наборами данных;
все процессоры выбирают из потока команд только предназначенные им команды.
2.4. Внутренние устройства персонального компьютера и их характеристики
Ниже рассмотрены разновидности внутренних устройств компьютера и их характеристики. Архитектура устройств будет рассмотрена в дальнейших разделах. Разновидности, характеристики и архитектура внешних устройств будет рассмотрена в соответствующих разделах.