Файл: Белоногов Г.Г. Автоматизированные информационные системы.pdf

ном процессоре, либо раздельно (основная память в виде автономного устройства).

Третий каскад образует оперативная память мульти­ плексного и селекторных каналов. Следующим каскадом памяти являются информационные накопители на маг­ нитных барабанах, дисках или магнитных лентах, пред­ назначенные для хранения информации большого объе­ ма. В состав накопителей на магнитных лентах может входить несколько десятков лентопротяжных устройств емкостью до 1,5 и более миллионов слов каждое. В за­ рубежной практике в комплект машин третьего поколе­ ния (например, в системе ІВМ/360) включаются накопи­ тели на магнитных картах весьма больших емкостей и достаточно малого времени выборки данных (до 600 мс).

Центральное устройство управления имеет специаль­ ную аппаратуру, обеспечивающую в необходимом случае прерывание выполняемой программы с возможностью продолжения ее решения. Кроме того, в центральном устройстве управления на специальных регистрах запо­ минается информация о состоянии автономных устройств ЭВМ. В малых ЭВМ функции управления обычно реали­ зуются, по микропрограммному или смешанному схемно­ микропрограммному принципу. В связи с тем, что при многопрограммной работе в основной и оперативной па­ мяти может находиться одновременно несколько про­ грамм, в ЭВМ предусматриваются специальные средст­ ва защиты памяти, реализованные аппаратным спосо­ бом. Система защиты препятствует возможным искаже­ ниям в самих программах и в промежуточных резуль­ татах со стороны других программ, выполняемых цен­ тральным процессором.

Центральный процессор имеет свою управляющую (операционную) программу (систему). Операционная система центрального процессора организует многопро­ граммную работу комплекса и выполняет целый ряд дополнительных функций: контроль работы системы, ми­ нимизацию времени выполнения подготовительных опе­ раций, слежение за состоянием устройств ввода — выво­ да информации, обслуживание запросов на прерывание в соответствие с установленными приоритетами и т. д.

Система контроля осуществляет контроль по четности всех пересылок информации. Реакцией на обнаруженные сбои является прерывание основных программ и подклю­ чение к выполнению необходимых диагностических про­

2 9 3

цедур. Кроме этих причин система автоматического пре­ рывания реагирует на сигналы прерывания от устройств

Кроме того, в комплексе технических средств исполь­ зуются устройства подготовки информации, которые предназначаются для подготовки и контроля правиль­ ности представления информации в виде пробивок на перфокартах и перфолентах. В их состав входят устрой­ ства подготовки перфокарт, контрольно-считывающие устройства, репродукторы перфокарт и контрольно-ввод­ ные устройства, предназначенные для контроля на иден­ тичность двух массивов перфокарт.

2 9 4

ЭВМ, используемые в АСУ, должны сопрягаться с ка­ налами связи. Для этого используется специальная ап­ паратура сопряжения. Аппаратура сопряжения предна­ значена для обеспечения передачи данных с определен­ ной степенью достоверности и для одновременного ди­ станционного обмена информацией по каналам связи между ЭВМ и ее абонентами. В качестве таких абонен­ тов могут быть использованы другие ЭВМ. В этом случае говорят об автоматическом межмашинном обмене инфор­ мацией в системе. Кроме того, в качестве абонентов могут быть использованы печатающие устройства, уст-

,ройства наглядного отображения, ленточные и рулонные телеграфные аппараты и другие устройства.

Ввод информации в ЭВМ с каналов связи может осу­ ществляться принудительно или по разрешению, выда­ ваемому из ЭВМ. Каждый знак передаваемой информа­ ции сопровождается соответствующим адресом (номе­ ром канала), с которого он принят. Ввод информации может осуществляться одновременно со всех (до не­ скольких десятков) каналов или в любом сочетании.

Две или несколько ЭВМ могут быть сопряжены в еди­ ную вычислительную систему (комплекс) совместно ра­ ботающих машин. Такое объединение вычислительных машин в единую систему позволяет:

—получить значительные вычислительные мощности, недоступные для отдельных ЭВМ;

—достичь требуемых мощностей на меньшем объеме оборудования за счет более эффективного его исполь­

зования;

—повысить техническую надежность (живучесть) системы за счет дублирования основных устройств систе­ мы (при этом выход из строя одного из устройств в боль­ шинстве случаев не приводит к полному отказу вычисли­ тельной системы, а лишь частично снижает ее произво­ дительность) ;

—использовать совместно общие массивы информа­ ции, а также организующие, управляющие и диагности­ ческие программы.

Создание комплексов вычислительных средств на базе отечественных серийных ЭВМ второго поколения свя­ зано с большими затратами на переоборудование вы­ числительных машин и, как правило, не .дает желаемых результатов. Это объясняется тем, что ЭВМ второго по­ коления мало приспособлены для создания вычислитель­

2 9 5

ных систем. Возможности для комплексирования машин не были заложены в их «архитектуру» в период проек­ тирования.

Указанные недостатки в определенной степени учитьщ ваются при проектировании и разработке ЭВМ третьего поколения. Эти ЭВМ спроектированы так, что можно осуществить между машинами (процессорами) несколь­ ко типов связей, которые отличаются между собой ско­ ростью передачи информации.

Различают три уровня связей. Первый уровень — связь между машинами осуществляется путем использо­ вания общей внешней памяти. Второй уровень — исполь­ зуется непосредственная связь между каналами ввода —• вывода информации. Третий уровень — связь осущест­ вляется на уровне оперативной памяти.

Организация межмашинного обмена через общее по­ ле внешней памяти (магнитные диски, барабаны, ленты) представляет собой самый простой вариант реализации вычислительной системы. Для реализации этого ва­ рианта требуются технические средства, которые входят в комплектацию любой ЭВМ, а именно: селекторный или мультиплексный канал, устройство управления внешни­ ми запоминающими устройствами (УУВЗУ) и сами внешние ЗУ.

Основным устройством, обеспечивающим возмож­ ность объединения машин в систему, является УУВЗУ, которое обеспечивает связь одних и тех же блоков ВЗУ с каналами различных машин. Это осуществляется через так называемый переключатель каналов. Переключатель каналов в каждый данный момент подключает к УУВЗУ только один канал. УУВЗУ работает с тем каналом, ко­ торый первым прислал запрос на обращение к общей внешней памяти. Для любого другого канала УУВЗУ занято, пока не закончится обмен. Если во время обмена второй канал пытается связаться с этим УУВЗУ, то ему выдается байт состояния с указателем «ВЗУ занято». Второй канал хранит запрос к этому УУВЗУ. Как только работа с первым каналом закончена, второму каналу выдается байт состояния с указателем «ВЗУ работу окончило» и УУВЗУ переключается на обслуживание

296

только для каждых двух. Достоинством этого способа комплексирования ЭВМ является простота объединения машин в систему, недостатком — малая скорость обмена, так как обмен между ОЗУ вычислительных машин осу­ ществляется не непосредственно, а через промежуточное звено — общую внешнюю память, а обмен информацией между тремя и более машинами происходит в несколько

этапов.

Второй тип связи между машинами предполагает ис­ пользование межканального обмена. Для такой связи необходимо использовать адаптер (устройство управле­ ния) типа «канал — канал», так как канальный интер­ фейс не симметричен для передач в прямом и обратном направлении. Адаптер должен связывать два канала через стандартное устройство сопряжения ввода — вы­ вода. По отношению к каждому из каналов адаптер вы­ ступает как одно из устройств управления внешними устройствами. Информация с использованием адаптера «канал — канал» должна передаваться побайтно со ско­ ростью, определяемой скоростью работы канала. В слу­ чае, если адаптер соединяет селекторный канал с муль­

с каждым из каналов как по инициативе канала, так и по инициативе адаптера: формировать и передавать в ка­ нал, с которым он соединяется, байт состояния, харак­ теризующий возможность выполнения присланной из канала команды; принимать и выполнять команды, при­ сылаемые двумя каналами; принимать на буферный ре­ гистр данные из одного канала и передавать их в дру­ гой.

Достоинством второго типа связи между машинами является обмен информацией, минуя промежуточную среду, недостатком — необходимость использовать спе­ циальный адаптер и зависимость скорости обмена ин­ формацией от быстродействия сопрягаемых каналов. Для очень интенсивного обмена информацией требуется взаимодействие на третьем уровне — на уровне опера­ тивной памяти. Следует отметить, что обмен информа­ цией между машинами на первых двух уровнях техни­ чески реализуется легче, чем на третьем уровне, однако обмен информацией на уровне оперативной памяти осуществляется с больщей скоростью. Это обстоятельст-