8086.ru1. Архитектура малых ЭВМ → 1.4 Архитектура малых ЭВМ

1.4 Архитектура малых ЭВМ

Как было отмечено выше, архитектура отображает аспекты структуры ЭВМ, которые являются видимыми для пользователя: систему команд, режимы адресации, форматы и типы данных, набор регистров ЭВМ, доступных пользователю. То есть термин "архитектура" используется для описания возможностей, предоставляемых ЭВМ, а термин "организация" определяет, как эти возможности реализованы. Все ЭВМ содержат: процессор, состоящий из АЛУ и УУ, память и устройства ввода и вывода (УВВ) информации. Объединение функциональных устройств выполняется с помощью системы шин или интерфейса.

По принципам организации можно выделить:

  • однопроцессорные системы с общей шиной;
  • многопроцессорные системы с сильно связанной конфигурацией с общей или раздельными шинами;
  • многопроцессорные системы со слабо связанной конфигурацией с общей или раздельными шинами.

Однопроцессорные системы с общей шиной (рисунок 1.1). К общей шине, состоящей из МД, МА и МУ, подключатся центральный процессор, память и набор устройств ввода и вывода. Каждое УВВ имеет свой адрес порта ввода-вывода, по которому выполняются операции ввода или вывода данных по командам ЦП IN и OUT. Обращение к памяти выполняется по обычным машинным командам. Все устройства объединяются посредством одной общей шины, и параллельная работа устройств при такой организации невозможна. Достоинством схемы является простота технической реализации.

Многопроцессорные системы с раздельными шинами. (Многошинная организация). Допускает наличие нескольких типов шин, и для каждого способа обмена информацией с периферийными устройствами используется отдельная группа шин, например, для быстрого доступа к внешней кэш-памяти, для ввода-вывода информации при прямом доступе к памяти или сопроцессору и т.д. Протоколы обмена данными, структура шин и быстродействие при обмене для каждой из групп шин могут быть адаптированы к обслуживаемым устройствам (рисунок 1.2).

Многопроцессорные системы со слабо связанной конфигурацией.

Слабосвязанные конфигурации применяют в ЭВМ с высокой производительностью. Любой модуль в такой системе может быть ведущим системной шины и содержать любой тип процессора, включая и несколько процессоров одного типа. При этом системные ресурсы разделяют несколько процессорных модулей, а проблему состязаний при доступе к шине должна решать логика управления системной шины на основе арбитража шины (АШ).

Каждый процессорный модуль имеет свою резидентную шину, к которой могут подключаться своя ОП и УВВ. При такой организации каждый процессорный модуль может работать параллельно с другими, используя свою память программ и данных, а по системной шине лишь изредка выполняется межпроцессорный обмен данными или дозагрузка программ и данных из системной памяти (рисунок 1.3).