Читайте также:
|
Для разработки сложных систем базовой конфигурации, как правило, недостаточно. Над созданием сложной системы (типа САПР или АСУ) трудятся сотни, а иногда и тысячи специалистов. Каждый из них выполняет свою часть работы. Даже при упрощенном предположении, что каждый работник должен быть обеспечен отдельным рабочим местом, получаются тысячи рабочих мест. Очевидно, что на базовой конфигурации практически невыполнима работа всего коллектива. Поэтому необходимы средства, позволяющие объединить все (или часть) работ.
Примером структуры ТС САПР для проектирования объектов средней сложности является структура, показанная на рисунке 3. Основными компонентами ТО являются рабочие станции РС (WS-workstations), объединяемые ЭВМ, периферийные устройства, необходимые на рабочем месте, и программное обеспечение, ориентированное на определенноеприложение [2].
Под вычислительной системой (ВС) будем понимать совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих процессоров или ЭВМ, периферийного оборудования и программного обеспечения, предназначенную для сбора, хранения, обработки и распределения информации. Отличительной особенностью ВС по отношению к ЭВМ является наличие в них нескольких вычислителей, реализующих параллельную обработку. Создание ВС преследует следующие основные цели: повышение производительности системы за счет ускорения процессов обработки данных, повышение надежности и достоверности вычислений, предоставление пользователям дополнительных сервисных услуг и т.д.
Цели создания ВС:
· достижение сверхвысокой производительности;
· увеличение эффективности использования аппаратных средств системы;
· повышение надежности и живучести функционирования средств вычислительной техники.
Рабочие станции объединяют в вычислительную сеть для обеспечения взаимодействия разработчиков и рационального использования общих аппаратных, программных и информационных ресурсов.
В САПР крупных и средних предприятий для выполнения трудоемких вычислительных процедур включаются высокопроизводительная ЭВМ или суперЭВМ (СЭВМ).
Рассмотрим некоторые элементы ТО САПР.
В качестве АРМ могут использоваться не только РС, но и ПЭВМ. Однако в развитых САПР основным видом РМ являются РС. К отличительным чертам РС относятся, во-первых, большое быстродействие благодаря использованию аппаратных средств поддержки графических операций, сетевого взаимодействия и интерфейсов с массовой памятью; во-вторых, системная завершенность программного обеспечения, ориентированного на задачи проектирования в конкретных приложениях.
Серверы выполняют функции, характерные для таких обслуживающих подсистем САПР, как мониторная или управления базами данных. Одновременно в некоторых САПР серверы могут использоваться и в качестве РМ.
Высокопроизводительные СЭВМ имеют ряд архитектурных особенностей, направленных на повышение быстродействия. Главное направление ускорения вычислений в современных ЭВМ – распараллеливание вычислений. Параллельные вычисления становятся характерной особенностью ТО САПР, поскольку не только находят применение в супер-ЭВМ и специализированных процессорах, но и в РС САПР.
Потребности в повышении быстродействия (производительности) ЭВМ в САПР привели к созданию вычислительных систем. В зависимости от способа распараллеливания вычислений различают ВС конвейерные и многопроцессорные.
В многопроцессорных ВС имеется более одного процессора, каждый из которых способен выполнять свои вычислительные функции параллельно с другими процессорами.
По типам управления различают ВС с программно-логическим управлением и ВС потоков данных. Большинство современных ЭВМ имеют традиционное программно-логическое управление.
В конвейерных ВС выполнение нескольких блоков совмещено по времени, например, при реализации циклического вычислительного процесса типа
For i:=1 to N do
C[i]:=a[i]*b[i]+d[i];
С[i]:=e[i]+d[i
Можно организовать выполнение витка цикла, состоящего из операций умножения и сложения (рисунок 4): в одном и том же такте выполняется умножение е[i+1]:=a[i+1]*b[i+1] и сложение] из разных витков цикла.
В ВС потоков данных достигается использование всех возможностей распараллеливания благодаря принципу управления, показанному на рисунке 4 [2]. В памяти командных ячеек потоковой ВС находятся команды программы, имеющие структуру < код опер. >< адрес результата >< теги >< данные >. Команды могут находиться в состоянии ожидания или готовности, об этом сигнализируют теги (признаки), устанавливаемые в единичное состояние. Готовые команды распределяются в коммутаторе между свободными процессорами.
Широко применимой является классификация ВС, предложения Флинном (рисунок 5). Выделяются четыре типа ВС: ОКОД, ОКМД, МКОД, МКМД.
Традиционные ЭВМ фоннеймановской архитектуры относятся к классу ОКОД, конвейерные ВС близки к классу МКОД.
 |
Рисунок 4. Принцип потокового управления.
Вычислительные системы класса МКМД подразделяют на многопроцессорные ВС (МПВС) и многомашинные ВС (ММВС).
Отличительными признаками МПВС являются:
- связь процессоров через общее поле оперативной памяти;
- управление единой операционной системой;
- асинхронная и (или) синхронная работа процессоров.
Для ММВС характерны признаки:
- связь процессоров чаще всего осуществляется через внешнюю память или общую периферию;
- возможно выделения и общего поля в оперативной памяти;
- каждая ЭВМ в составе ММВС управляется своей операционной системой;
- работа процессоров асинхронна.
Таким образом, создание ВС разного типа является необходимым объективным решением вопроса повышения производительности работы САПР.
Для реализации всех возможностей параллельного программирования создаются приспособленные для этих целей вычислительные системы (средства). Таковыми являются транспьютеры и мультитранспьютерные системы.
Рисунок 5. классификация ВС по Флинну.
 |
Рисунок 6. Архитектура ВС: а — ОКОД (SISD)-архитектура;
б— ОКМД (SIMD)-архитектура; в — МКОД (МISD)-архитектура;
г — МКМД (МIMD)-архитектура
Транспьютер - микропроцессор, приспособленный для работы в составе многопроцессорных вычислительных систем. Другими словами, это сверхбольшая интегральная схема, содержащая основные компоненты компьютера: процессор, локальную память, интерфейсы с другими компонентами вычислительной системы. Транспьютер - комбинация начала слова "транзистор" с концом слова "компьютер": компьютер размером с транзистор.
Транспьютер отвечает требованиям сравнительно лёгкого построения многопроцессорной вычислительной системы (МПВС), так как является универсальным процессором со стандартными портами, реализованным на одном кристалле вместе с памятью. Процессор Р, локальная память М взаимодействуют через шину с другими компонентами системы через параллельный IOS и последовательный IOP порты (рис. 4).
Наиболее известная фирма, производящая транспьютеры - Inmos (Великобритания): 32 разряда, производительность 10 Mips, 4 порта со скоростью обмена 10 Мбит/с [7].
В настоящее время уже созданы мультитранспьютерные системы - многопроцессорные ВС, в которых в качестве процессоров применяются транспьютеры.
 |
Рисунок 4. Схема транспьютера.
Дата добавления: 2014-12-15; просмотров: 215 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |