Вычислительная система (вычислительный комплекс) — взаимоувязанная совокупность сред вычислительной техники, в которую входит не менее двух основных процессоров либо вычислительных машин, и развитая система периферийных устройств. Вычислительные системы (ВС) имеют многоуровневую информационную организацию.
На I уровне системы располагаются центральные процессоры (ЦП), в состав которых входят арифметико-логические устройства, центральные устройства управления и внутренняя память процессоров (иногда сверхоперативная память СОП). Процессоров может быть несколько. Они могут быть универсальными и специализированными и отличаться своими функциональными возможностями. На этом же уровне находятся модули оперативных запоминающих устройств.
II уровень составляют процессоры ввода-вывода (каналы ввода-вывода), которые предназначены для выполнения операций ввода-вывода и обеспечивают все двусторонние связи между оперативной памятью и процессором, с одной стороны, и множеством различных периферийных устройств — с другой. Каналы ввода-вывода позволяют осуществлять параллельную работу высокоскоростного центрального процессора и сравнительно медленно действующих устройств ввода-вывода с различными техническими характеристиками. Благодаря такому построению исключает «жесткое» подключение периферийных устройств к ЦП. Канал ввода-вывода представляет собой самостоятельное в логическом отношении устройство, работающее по собственной программе, хранимой в памяти машины.
Каналы ввода-вывода универсальных ВС в зависимости от пропускной способности канала, режима его работы и характеристик подключаемых периферийных устройств делятся на быстрые (селекторные — КС) и медленные (мультиплексные — КМ).
Селекторный канал обладает высокой пропускной способностью и управляет обменом Информации с внешними запоминающими устройствами. Этот канал позволяет только одному из присоединенных к нему устройств ввода-вывода осуществлять в данный момент операцию ввода-вывода.
Мультиплексный канал обеспечивает связь медленнодействующих устройств ввода-вывода с центральным процессором и допускает параллельное подключение нескольких устройств. Этот канал включает в свой состав несколько подканалов и может одновременно выполнять по одной операции в каждом подканале. Подканалом являются средства канала, необходимые для осуществления операции ввода-вывода и связи с одним периферийным устройством. Информационные магистрали канала, по которым происходит обмен информацией, попеременно обслуживаются параллельно работающими устройствами ввода-вывода. Устройства ввода-вывода подключаются к каналу на короткое время, необходимое для передачи или приема информации. Адаптер «канал — канал» предназначен для обмена информацией между процессорами и различными модулями оперативной памяти и обеспечивает создание многопроцессорного или многомашинного вычислительного комплекса.
На III уровне находятся интерфейс ввода-вывода (устройство сопряжения) и устройства управления внешними (периферийными) устройствами (УУВУ). Связь центрального процессора с внешними устройствами как через селекторный, так и через мультиплексный каналы выполняется по универсальному стандартному принципу, заключающемуся в наличии определенного набора сигналов и одной и той же временной диаграммы взаимодействия для всех внешних устройств независимо от их типа. Благодаря наличию стандартного сопряжения последовательность управляющих сигналов одинакова для всех устройств, связанных с одним каналом.
Возможность изменения конфигурации системы ввода-вывода достигается использованием различных типов УУВУ: одиночных, группового и разделенного.
Одиночные УУВУ применяются для управления работой только одного внешнего устройства, например, устройства вывода на печать. Групповое УУВУ (ГрУУВУ) обслуживает несколько однотипных внешних устройств, причем в каждый момент времени оно обслуживает только одно ВУ, например ВЗУ на магнитном диске. Разделенное УУВУ может быть подсоединено к двум каналам, однако на все время выполнения заданной операции ввода-вывода оно работает только с одним каналом.