Функционирование ЭВМ с канальной организацией

В основе этого типа организации ЭВМ лежит множественность каналов связи между устройствами и функциональная специализация узлов.

Все фон-неймановские ЭВМ очень похожи друг на друга и алго­ритм функционирования центрального процессора по сути ничем не отличается.

Помимо уже знакомого набора устройств (центральный процессор, память, устройства ввода-вывода) в состав ЭВМ с канальной организа­цией входят устройства, называемые каналами. Канал — это специали­зированный процессор, осуществляющий всю работу по управлению контроллерами внешних устройств и обмену данными между основной памятью и внешними устройствами. Устройства группируются по ха­рактерной скорости и подключаются к соответствующим каналам. «Быстрые» устройства (например, накопители на магнитных дисках) подсоединяются к селекторным каналам. Такое устройство получает селекторный канал в монопольное использование на все время выпол­нения операции обмена данными. «Медленные» устройства подключаются к мультиплексным каналам. Мультиплексный канал разделя­ется (мультиплексируется) между несколькими устройствам, при этом возможен одновременный обмен данными с несколькими уст­ройствами. Доступ к оперативной памяти может получить и цен­тральный процессор, и один из каналов. Для управления очередно­стью доступа имеется контроллер оперативной памяти. Он определя­ет приоритетную дисциплину доступа при одновременном обраще­нии нескольких устройств к памяти. Наименьший приоритет имеет центральный процессор. Среди каналов больший приоритет имеют медленные каналы. Таким образом, приоритет обратно пропорциона­лен частоте обращения устройств к памяти.

За счет существенного усложнения организации ЭВМ упрощается архитектура ввода-вывода. Связь между отдельными узлами осуще­ствляется по схеме, напоминающей треугольник. Опера­ции обмена данными становятся более простыми. Канал, по сути, представляет собой специализированный «интеллектуальный» кон­троллер прямого доступа к памяти. Дня ускорения обмена данными реализованы несколько трактов обмена данными (процессор — ос­новная память и каналы — основная память). О своем состоянии ка­нал может информировать процессор с помощью прерываний. Все контроллеры внешних устройств подключаются к «своим» каналам с помощью стандартного интерфейса. Свобода подключения внешних устройств сохраняется благодаря стандартному протоколу интерфей­са, при этом появляется возможность группировать устройства по характеристикам.

Результатом введения каналов (специализированных процессоров ввода-вывода) является большая стандартизация и упрощение про­цессов обмена. С другой стороны, вводятся некоторые ограничения. Например, сохраняется только одна схема, напоминающая схему прямого доступа, с обменом информации между процессором и кана­лом по прерываниям.

Канал, являясь хотя и специализированным, но все-таки процес­сором, выполняет свою канальную программу. Она состоит из ка­нальных команд и хранится в оперативной памяти. Длина канальной программы произвольна, последняя команда канальной программы содержит признак конца. Подготовку канальной программы и загруз­ку ее в оперативную память осуществляет операционная система. По­сле того как канальная программа подготовлена, адрес ее начала раз­мещается в фиксированной ячейке памяти, называемой словом адреса канала CAW (Chanel Adress Word).

Добавить комментарий