Принцип децентрализации управления

В ЭВМ третьего поколения произошло усложнения структуры за счет разделения процессов ввода-вывода информации и процесса ее обработки (рис.2) и как следствие децентрализация управления.

Рис.2. Структурная схема ЭВМ третьего поколения

Сильно связанные устройства АЛУ и УУ получили название процессор.Вструктуре ЭВМ появились дополнительные устройства, которые стали называться: процессоры ввода-вывода, устройства управления обмена информацией, каналы ввод - выводы (КВВ). Последние получили наибольшее распространение применительно к большим ЭВМ. Здесь наметилась тенденция к децентрализации управления и параллельной работе отдельных устройств, что позволило резко повысить быстродействие ЭВМ в целом.

Среди каналов ввода-вывода выделяли мультиплексные каналы, способные обслужить большое количество медленно работающих устройств ввода – вывода и селекторные каналы, обслуживающие в монопольных режимах скоростные внешние запоминающиеся устройства (ВЗУ).

В персональных ЭВМ, относящихся к ЭВМ четвёртого поколения, произошло дальнейшее изменение структуры (рис.3). Они унаследовали её от мини-ЭВМ.

Рис.3.Структурная схема ПЭВМ

Соединение всех устройств в единую машину обеспечивается с помощью общей шины, представляющей собой линии передачи данных, адресов, сигналов управления и питания. Единая система аппаратурных соединений значительно упростила структуры, сделав ее еще более децентрализованной. Все передачи данных по ширине осуществляются под управлением сервисных программ.

Ядро ПЭВМ образуют процессор и основная память (ОП), состоящая из оперативной памяти и постоянного запоминающегося устройства (ПЗУ). Предназначается для записи и постоянного хранения наиболее часто используемых программ управления. Подключение всех внешних устройств (ВнУ): дисплея, клавиатуры, внешних ЗУ и др., обеспечивается через соответствующие адаптеры - согласователи скоростей работы сопрягаемых устройств или контролеры– специальные устройства управления периферийной аппаратурой. Контролеры в ПЭВМ играют роль каналов ввода-вывода. В качестве особых устройств следует выделить таймер - устройство измерения времени и контроллер прямого доступа памяти (КПД) – устройство, обеспечивающее доступ к ОП, минуя процессор.

Способ формирования структуры ПЭВМ является достаточно логичным и естественным стандартом для данного класса ЭВМ.

Децентрализация построения и управления привела к формулированию общих принципов построения ЭВМ, которые являются наиболее общим стандартом структур современных ЭВМ:

· модульность построения;

· магистральность;

· иерархия управления.

Принцип модульности построения

Модульность построения - выделение в структуре ЭВМ автономных, функционально и конструктивно законченных устройств (процессор, модуль памяти, накопитель на жестком или гибком магнитном диске).

Модульная конструкция ЭВМ делает ее открытой системой, способной к адаптации и совершенствованию. К ЭВМ можно подключать дополнительные устройства, улучшая ее технические и экономические показатели. Появляется возможность наращивания вычислительной мощи, улучшения структуры путем замены отдельных устройств на более совершенные, изменения и управления конфигурацией системы, приспособления ее к конкретным условиям применения в соответствии с требованиями пользователей.

В современных ЭВМ принцип децентрализации и параллельной работы распространен как на периферийные устройства, так и на сами ЭВМ (процессоры). Появились вычислительные системы (ВС), содержащие несколько вычислителей (ЭВМ или процессоров), работающих согласованно и параллельно. Внутри самой ЭВМ произошло еще более резкое разделение функций между средствами обработки. Появились отдельные специализированные процессоры, например сопроцессоры, выполняющие обработку чисел с плавающей точкой, матричные процессоры и др.

Все существующие типы ЭВМ выпускаются семействами, в которых различают старшие и младшие модели. Всегда имеется возможность замены более слабой модели на более мощную. Это обеспечивается информационной, аппаратной и программной совместимостью. Программная совместимость в семействах устанавливается по принципу «снизу вверх», т.е. программы, разработанные для ранних и младших моделей, могут обрабатываться и на старших, но не обязательно наоборот. Это играет важную роль в адаптации новых более современных моделей ЭВМ и систем к конкретным условиям решаемых задач.

Модульность структуры ЭВМ требует стандартизации и унификации оборудования, номенклатуры технических и программных средств, средств сопряжения — интерфейсов, конструктивных решений, унификации типовых элементов замены, элементной базы и нормативно-технической документации. Все это способствует улучшению технических и эксплутационных характеристик ЭВМ, росту технологичности их производства.