Структура ЭВМ на основе множества шин

По такому принципу построены современные компьютеры. На рисунке 1.4.3.1 показана 2-х шинная структура ЭВМ, в которой выделена одна шина для памяти, а вторая шина используется для подключения устройств ввода- вывода.

1.4.3.1 - Структура ЭВМ на основе множества шин

Поскольку общая шина работает на частоте самого медленного устройства, подключённого к ней, а память и периферийные устройства значительно отличаются скоростными характеристиками (быстродействие памяти намного выше быстродействия УВВ и ВЗУ), поэтому разделение шин является логичным. При 2-х шинной организации низкоскоростные устройства не ограничивают скорость обмена высокоскоростных устройств, при этом шина памяти должна обладать более высокой пропускной способностью, чем шина ввода- вывода.

В некоторых компьютерах число шин достигает трех и даже более, причем они образуют иерархию. Одна шина выделяется для низкоскоростных устройств типа принтеров, модемов, другая шина, более скоростная, для высокоскоростных периферийных устройств типа магнитных и оптических дисков, графических адаптеров, и третья шина, наиболее быстродействующая, используется для взаимодействия процессора с памятью. На вершине иерархии находится шина памяти, к которой через блок сопряжения (мост) подключают высокоскоростную периферийную шину, к которой, в свою очередь, через другой мост подключают шину ввода-вывода. Подобную архитектуру ЭВМ называют мезанинной (т.е. с надстройкой). Она характерна для большинства современных ЭВМ, в том числе и компьютеров на основе процессоров Pentium.

В больших машинах для организации ввода - вывода используются специализированные процессоры, которые часто называют каналами ввода-вывода (см. рисунок 1.4.3.2).

Рисунок 1.4.3.2- Структура ЭВМ на основе каналов ввода-вывода

Каналы получают команды и параметры ввода- вывода от центрального процессора, после чего работают с периферийными устройствами самостоятельно. Процессор в это время может выполнять программы пользователя, обращаясь к памяти по высокоскоростной шине. Таким образом, достигается параллельная работа процессора и периферийных устройств. Каналы ввода-вывода имеют собственные шины для подключения к основной памяти. При такой организации ЭВМ ОП должна быть либо многовходовой, либо иметь необходимые коммутаторы для подключения множества устройств.

В многомашинных и многопроцессорных системах применяют другие более высокоскоростные коммуникационные схемы для объединения процессоров, памяти и периферии.

1.5 Контрольные вопросы

Назовите основные этапы развития ЭВМ.

По каким признакам различают поколения ЭВМ?

Дайте определения быстродействия и производительности ЭВМ.

Расшифруйте термины MIPS и MFLOPS.

Какое назначение ОП и УВВ в ЭВМ?

По каким признакам классифицируются ЭВМ?

В чем различие структур ЭВМ на основе множества шин и общей шины?

В чем различие структур ЭВМ на основе множества шин и каналов ввода-вывода?

Каково назначение процессора в ЭВМ?

Перечислите достоинства ЭВМ на основе множества шин.

Недостатки ЭВМ на основе общей шины?