Многопроцессорные вычислительные комплексы Эльбрус

При разработке этих систем главное внимание было уделено трем проблемам:

эффективности использования оборудования;

возможности обеспечения предельной производительности;

созданию высоконадежных резервируемых структур, обладающих возможностью постепенного наращивания производительности с учетом адаптации к решаемым задачам.

Мы здесь дадим краткие сведения об упомянутых комплексах, по которым в какой-то степени можно судить о структурных решениях, принятых для достижения указанных целей.

В состав семейства многопроцессорных вычислительных комплексов входит система Эльбрус-1 с производительностью от 1,5 млн. операций в сек до 10 млн. операций в сек и высокопроизводительная система Эльбрус-2 с суммарным быстродействием более 100 млн. операций в сек. Системы Эльбрус-1 и Эльбрус-2 построены на одних и тех же структурных принципах, их модули функционально идентичны, а их процессоры имеют одинаковую систему команд и одинаковую по функциям единую операционную систему (ЕОС).

Основными модулями вычислительной системы Эльбрус являются:

центральные процессоры в количестве от 1 до 10;

модули оперативной памяти (от 4 до 32);

модули процессоров ввода-вывода (ПВВ) (от 1 до 4);

модули процессоров передачи данных (ППД) (от 1 до 16);

модули управления барабанами и дисками, образующие систему управления массовой памятью.

Оперативная память для всех процессоров системы доступна через коммутатор, на который, кроме того, возлагаются функции исключения неисправных блоков памяти и включения в работу резервных. Достоверность вычислений гарантируется развитой системой аппаратного контроля, охватывающей контролем как работу процессоров, так и работу по обмену информацией на всех уровнях системы.

Система команд центрального процессора базируется на принципе магазинного обращения к памяти, на аппаратной реализации стека. Внутренний язык машины подобен инверсной польской бесскобочной записи и представляет собой последовательность имен операндов, помещаемых в стек, и кодов функций, выполняемых над операндами, расположенными в вершине стека. В вершине стека могут находиться также не сами операнды, а ссылки на них или даже ссылки на процедуры, вычисляющие значения требуемого операнда. По принципам своего построения система команд центрального процессора близка к системе команд таких машин, как KDF-9 и Барроуз, структуру которых принято считать нетрадиционной.

В то же время система команд и организация данных имеет существенные отличия в направлении более развитого аппарата описания типов данных, их защиты, способов распределения памяти. Стековый механизм широко используется не только для динамического распределения памяти под локальные объекты программных блоков и процедур, но также для запоминания управляющей информации при переходах на более глубокие уровни вложенности процедур и для запоминания информации об адресном окружении задачи при прерываниях и переключениях с задачи на задачу. В системе команд Эльбрус получил дальнейшее развитие аппарат дескрипторов, отражающий такие конструкции языков высокого уровня, как описатели процедур, массивов и данных.

Каждый объект данных в памяти снабжен дополнительными управляющими разрядами (тегом), в которых содержится информация о типе данных и различные управляющие признаки, включая признаки защиты по чтению и записи. Широкое использование стекового механизма, аппарат дескрипторов и описателей, возможность указывать уровень вложенности - все это позволяет строить так называемые "чистые" реентерабельные (повторновходимые) процедуры или программы, в которых явно не присутствуют ссылки на адреса объектов в математической или физической памяти.

Другое по технологическим наукам

Производство броневой стали
Наряду с подвижностью и огневой мощью одним из основных боевых качеств танка является надёжная броневая защита, обеспечивающая ему относительную неуязвимость от огня противника. Наличие освоенной в производстве сравнительно лёгкой и достаточно прочной стальной брони являлось одной из важнейших тех ...