Поняття мультімікропроцесорних систем
Информация - Компьютеры, программирование
Другие материалы по предмету Компьютеры, программирование
Вступ
Тема реферату Поняття мультімікропроцесорних систем (ММПС) з дисципліни Мультімікропроцесорні системи.
Мета роботи ознайомитися з:
- визначенням мультіпроцесорних конфігурацій;
- архітектурою ММПС із загальною і розподіленою памяттю;
- протоколами взаємодії ММПС MESI, DASH;
- стратегією запису в кеш-памяті та ін.
- Визначення мультипроцесорних конфігурацій
ММПС - це системи, що мають два й більше компонент, які можуть одночасно виконувати команди. Підпорядкованими процесорами можуть бути спецпроцесори, розраховані на виконання певного типу завдання або процесори широкого застосування. Спецпроцесори - співпроцесори, процесори вводу-виводу.
У міру зменшення відносини вартість/продуктивність стає більше економічним застосовувати кілька мікропроцесорів (далі - МП), замість одного складного.
Крім поліпшення економічних показників системи, мультипроцесорні конфігурації забезпечують кілька позитивних якостей, відсутніх в однопроцесорній конфігурації.
Кілька процесорів краще пристосовуються під вимогу конкретного застосування, крім витрат на непотрібні можливості централізованої системи. Більше того, модульність ММПС дозволяє в міру необхідності вводити додаткові процесори.
У ММПС завдання розподіляються між модулями. При виникненні відмови у системі простіше та дешевше знайти й замінити несправний процесор, чим заміняти (відшукувати) елемент, що відмовив, у складному процесорі.
При проектуванні ММПС доводиться вирішувати два завдання:
- Змагання за доступ до системної шини.
- Міжпроцесорні взаємодії.
Оскільки память та пристрої вводу-виводу по загальній системній шині розподіляють кілька процесорів, буде потрібна додаткова логіка для забезпечення того, щоб у будь-який момент часу доступ до системної шини мав тільки один процесор. Щоб один процесор здійснював диспетчеризацію завдання, або повертав результат іншому, необхідний строго певний спосіб взаємодії процесорів.
Максимальний режим роботи МП фірми INTEL спеціально призначений для реалізації ММПС. Наявні мультипроцесорні засоби максимального режиму розраховані на три базові конфігурації - співпроцесор, сильно звязана конфігурація та слабко звязана конфігурація.
У випадку сильно звязаної конфігурації (мал.1), центральний процесор і допоміжний або зовнішній процесор розділяють не тільки всю підсистему памяті та введення/виведення але й логіку керування шиною та генератор синхронізації. МП 8086 або його аналог є провідним або головним у системі, а допоміжний процесор - керуємим. Керування доступом до шини здійснює центральний процесор, тому сигнал запиту шини від допоміжного процесора подається в центральний. У даній конфігурації допоміжний процесор діє незалежно усередині кристала, але будучи співпроцесором, він повинен взаємодіяти безпосередньо із центральним процесором.
Малюнок 1. Cхема сильно звязаної конфігурації
Слабко звязані конфігурації застосовуються у середніх і великих системах. Будь-який активний модуль у такій системі може бути ведучим системної шини й містити центральний процесор, а також інший процесор, що може бути ведучим шини, співпроцесор або сильно звязану конфігурацію.
Системні ресурси розділяють кілька модулів, а проблему змагань при доступі до шини повинна вирішувати логіка керування системною шиною.
У випадку слабко звязаної конфігурації (мал. 2), кожний потенційний ведучий шини працює незалежно й прямі звязки між ними відсутні. Між процесорна взаємодія здійснюється через розділені ресурси. Крім того, у кожного модуля може бути своя память і пристрої вводу-виводу. Процесори в окремих модулях можуть одночасно звертатися до своїх локальних підсистем по локальних шинах і виконувати незалежно друг від друга вибірки команд і даних, що підвищує ступінь паралельності обробки.
1.1 Співпроцессорна конфігурація
Алгоритм функціонування співпроцесорної конфігурації наведений на мал.3.
При виконанні потоку команд основного процесора та виявленні команди, призначеної для співпроцесора, вона транслюється асемблером у такий спосіб - код команди WAIT, код команди ESC.
Код команди WAIT перед кодом ESC змушує мікропроцесор увести стан очікування до появи активного сигналу на вході TEST. Ця команда необхідна, щоб команда ESC не встигла дешифруватися до завершення співпроцесором його поточної команди. Якщо сигнал TEST уже активний, співпроцесор дешифрує команду ESC, а потім обидва процесори працюють паралельно (це неявна присутність тактів очікування). Однак у деяких випадках команду WAIT необхідно вказувати явно. Це необхідно, коли центральному процесору потрібно звернутися в память за операндом, що бере участь у попередній команді ESC. У співпроцесорної конфігурації до одного центрального процесора допускається підключення двох співпроцесорів.
У таких випадках кожному зі співпроцесорів необхідно призначати підмножини з безлічі кодів зовнішніх операцій і кожний співпроцесор повинен розпізнавати й виконувати коди операцій своєї підмножини. Підключення співпроцесорів здійснюється до системної шини, але один з них до лінії HOLD (сигнал запиту шини), іншій до HLDA (сигнал дозволу шини).
Малюнок 2. Слабко звязана конфігурація
Малюнок 3. Алгоритм функціонування співпроцесорної конфігурації
<