Внутренние связи в многопроцессорных системах.

Рассмотрим несколько более подробно структуру внутрисистемных связей в многопроцессорных системах, т. е. структуру связей в центральной части таких систем. Можно выделить три основных типа структур, а именно:

• структуры с перекрестными связями (рис. 22),

• с многошинными связями (рис.23)

• со связями через общую шину (рис.24).

На рисунках через МПм и ПрМ обозначены модули памяти и процессорные модули соответственно. Периферийные устройства могут подключаться к центральной части при помощи схем аналогичной структуры.

 

Схема перекрестных связей является универсальной. Такая схема реализуется при помощи матричного коммутатора, который может быть построен как централизованным (полностью отделен от функциональных модулей), так и распределенным между соответствующими функциональными модулями системы. Коммутация может осуществляться в каждой точке матричной схемы, обеспечивая физическое подсоединение любого модуля памяти к любому процессору. При этом необходимо управлять очередями запросов на обмен между процессорными модулями и модулями памяти и разрешать конфликты, которые могут возникнуть. Обычно конфликты разрешаются при помощи приоритетов, которые могут быть переменными. Имеется возможность организовать несколько одновременно действующих путей передачи информации в матрице.

Матричный коммутатор представляет собой довольно сложное и дорогое устройство и является узким местом системы в том смысле, что через него проходят все обмены информацией между процессорными модулями и модулями памяти, так что выход его из строя означает отказ системы в целом. Поэтому в тех случаях, когда требуется повышенная надежность, матричный коммутатор может быть продублирован. Наконец, если число процессорных модулей и модулей памяти соответствует числу выходов коммутатора (максимальная комплектация), то дальнейшее наращивание системы такими модулями практически невозможно без конструктивных изменений. При этом наращивание системы от минимальной до максимальной комплектации не вызывает трудностей в силу модульности построения системы в целом.

Схемы с многошинными связями имеют меньшую стоимость по сравнению со схемами матричного коммутатора, поскольку первые содержат меньше точек пересечений, в которых нужно разрешать конфликты. Размер максимальной конфигурации схем с многошинными связями ограничивается числом входов в модулях памяти. Такие схемы нашли широкое применение в различных многопроцессорных системах.

Схема связей через общую шину (рис. 24) является наиболее простой из числа трех рассматриваемых основных схем. Ее реализация обходится наиболее дешево, она характеризуется высокой степенью модульности и наиболее хорошими возможностями наращивания. Управление может осуществляться при помощи стандартных методов разделения времени. Скорость обмена в такой схеме, однако, является наиболее низкой в силу разделения времени для передачи сообщений через одну шину. Схемы связи через общую шину получили наибольшее распространение в специализированных вычислительных системах и системах со сравнительно небольшой производительностью.

В заключение отметим, что рассмотренные типы схем внутренних связей являются базовыми и что существуют их разнообразные варианты.