Реферат: Многопроцессорная вычислительная система - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Многопроцессорная вычислительная система

Банк рефератов / Радиоэлектроника

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 173 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

МНОГОПРОЦЕССОРНАЯ ОТКАЗОУСТОЙЧИВАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНА Я СИСТЕМА 1 Назнач ение МВС Проектируемая МВС предназначена для решен ия научно-технических задач и исследовательских задач , отличающихся большой вычислительной мощн остью , а также возможно использование проетир уемой МВС в системах реального времени. 2 Состав МВС Проектиру емая МВС состоит из след ующих функциональных частей : · процессорные модули · централизованный контро ллер приоритетных прерываний · банк глобальной пам яти · внешие устройства · централизованный арбитр доступа к общему ресурсу · блок выбора ПЭ-масте ра Процессорные модули состоят из следующих функциональных узлов : · процессорный элемент · локальная память · блок контроля · коммутатор · внутренний автомат арбитра доступа к общему ресурсу 3 Технические требования 3.1 Общие технические требования 3 .1.1 Устойчивость к внешним воздейству ющим факторам Основные технические параметры устойчивости приведены в табл . 1. Механические факторы : Проектируемая МВС должна сохранять внешни й вид и работоспособность после многократного воздействия ударных нагрузок с пиковым ускорением не более 5g при длительности во здействия ударного ускорения 10-15 мс , а также выдерживать вибрационную нагрузку с амплитудой виброперемещения 0,1 мм в диапазоне частот 25 Гц. Защита от попадания твердых тел , прони кновения воды и прико сновения токоведущих частей по ГОСТ 14.254-80 степень IР 33. Таблица 1 - Основные технические параметры устойчивости Параметры и единицы измерения Норма 1 Допустимый диапазон температур , о С +5 … 40 2 Максимальная допустимая относительная влажн ость при температуре 25 о С , % 80 3 Диапазон допустимых атмосферных давлений , кПа 80 … 105 Защита от внутренних и внешних электр ических и радиационных помех Радиационная стойкость по ГОСТ 15484-74. Стойкость к индустриальным помехам по ГОСТ 25211-79. Питание П итание от сети переменного тока напряжением 220В. Комплектность Многопроцессорная вы числительная система , шт. 1 Руководство по эксплуатации , эск. 1 Тара упаковочная , шт. 1 Частные технические требования МВС строится на основе двоичной систе мы счисле ния . Процессорные элементы реали зованы с выполнением совмещения выборки и выполнения команд . Объем локальной памяти в каждом процессорном модуле (ПМ ) составляет 2 МБ , банк глобальной памяти - объемом 12М . Количество обслуживаемых внешних устройств – 24 шт. Проектируемая МВС ориентирована на примен ение многозадачной операционной системы (ОС ) н а архитектуре систем с глобальной памятью , работа ведется в режиме Ведущий-Ведомый (Master-Slave). 4 Требования надежности коеффициент готовности – не менее 0,998 сре днее время безотказной работы – 5000 час. 5 Конструктивные требования Конструкционная система по МС МЭК 297-1. МВС строится на стандартных микросхемах. Этапы проектированияные 1.Техническое задание 2.Техническое предложение 3.Эскизный проект 4.Техниче ский проект 5.Подготовка рабочей документации 7 Перечень документации 7.1 Текстовая документация техническое задание пояснительная записка с приложениями 7.2 Графическая документация Многопроцессорная вычислительная система . Схе ма электрическая функцио нальная Централизованный арбитр доступа к общему ресурсу . Схема электрическая принципиальная Ведомость технического проекта 7.4 Рабочая документация спецификация многопроцессорной вычислительной системы ведомость спецификаций ведомость покупных издели й ВВЕДЕНИЕ В данном курсовом проекте разрабатывается многопроцессорная вычислительная система (МВС ) ориентированная на физическую архитектуру сист ем с Общей Шиной , в частности на систе мы с глобальной памятью. Применение разрабатываемой МВС возможно к ак д ля проведения научных исследований , решения научно-технических задач , отличающихся большой трудоемкостью и сложностью вычислений так и для задействования данной МВС в контуре управления объектами систем реальног о времени (СРВ ). Увеличение скорости обработк и информа ции достигается за счет одновременного исполь зования нескольких процессорных модулей , то е сть распараллеливания процесса вычислений . При этом подразумевается обмен информацией между процессорами через глобальную память с исп ользованием системы пр е рываний. 1 Разработка архитектуры , функционирование М ВС Разработка архитектуры МВС Проектируемая МВС строится из отдельных процессорных модулей , обмен информации между процессорами основан на применении системы прерываний ; доступ отдельных процессоров к общему ресурсу (системной магистрали ) упра вляется централизованным арбитром доступа с а бсолютным географическим приоритетом процессорных модулей , что предполагает сосредоточение всех необходимых цепей управления в данном ус тройстве ; обработка ввода /вывода инфор мацией через внешние устройства осуществляется через централизованный контроллер прерываний , п утем обработки выставляемого внешними устройства ми вектора прерывания , который представляет с обой адрес подпрограммы обработки данного соб ытия. На функционал ьном уровне основные характеристики проектируемой МВС , а именно : G – характеристика , описывающая коммутацию компонент системы , (grod) M – характеристика , описывающая организацию памяти системы , (memory) показаны с использованием графического яз ыка описания вычислительных систем MSBI(Master Slave Bus Interface), результат представлен на Рис . 1.1. В состав процессорного модуля входят локальная память размером 1М , процессорный эле мент , блок контроля , коммутатор , внутренний авт омат арбитра доступа к ОР. МВС сод ержит 8 процессорных модулей и 1 системную магистраль , к которой подключе н банк глобальной памяти , емкостью 12 М . Каждый процессорный элемент модет обращат ься как к собственному банку локальной па мяти , так и к общему банку глобальной памяти . Очевидно , что глобальная память я вляется в описываемой МВС общим ресурсом , то есть при одновременной попытке обращения нескольких процессорных элементов к ГП м ожет возникнуть конфликт доступа к общему ресурсу (так называемые критические участки ). Для решения данной пр о блемы на аппаратном уровне в проектируемой МВС пр едусмотрено применение централизованого арбитра доступа к СМ , с абсолютным географическим приоритетом процессорных модулей , что однозначно решает проблему надежного функционирования М ВС в критических участк а х . Подробн ое описание механизма взаимодействия процессорно го элемента и арбитра доступа к ОР пр иведено в Разделе 2. Разаработка аппаратных сре дств. Наряду с подключение банка глобальной памяти к СМ , предусмотрено подключение 24 уст ройств Ввода /Вывода к СМ, основное н азначение которых – производить обмен информ ацией между процессорными модулями и пользова телями данной ВС. Обмен информацией иницируется либо Внешни м Устройством через централизованный контроллер прерываний , при этом необходимо отметить , что каж дый ПЭ может получить доступ для обмена с ВУ с помощью механизма прерываний либо обмен информацией инициирует ся процессорным элементом , при этом процессор в программном режиме может обратиться к любому ВУ , подключенному к СМ . Как дос тоинство такого решени я следует отм етить расширение возможностей процессорного элем ента по передаче данных , как недостаток – это увеличение времени доступа к ВУ , так как требуется дополнительное время на арбитраж доступа к СМ. Функционирование МВС МВС функционирует под управле нием многозадачной ОС , построенной по принципу В едущий-Ведомый (Master-Slave). При этом одиниз процессоров системы определяется как ведущий , а остальн ые – как ведомые . Ведущий процессор согла сует работу и взаимодействие ведомых процессо ров. Ядро ОС хранить ся в глобальной памяти , поэтому в случае выхода из стро я ведущего процессора либо при необходимости организации на данном процессоре решения автономной (самостоятельной ) задачи , его функции может взять на себя любой другой про цессорный элемент системы , за г рузив в свою локальную память часть основного кода из ядра ОС. Синхронизация обмена информацией и взаимо действие задач на программном уровне производ иться с помощью механизма мониторов и сем афоров , при этом предполагается , что все д анные , с которыми работа ет процессор в данной задаче должны быть перенесены из глобальной памяти в локальную память дан ного процессора с целью уменьшения времени доступа к ним. 2 Разработка аппаратных средств МВС выполняется из отдельных процессорных модулей , подключенных к СМ . К СМ подключен также банк глобальной памяти и ВУ Ввода /Вывода . Младшие 1М адресного пространства каждого процесора выделяются под локальную память . Старшие 12М выделяются под глобальную памят ь и являются общими для всех процессоров . В связи с этим возм ожно возникно вение конфликта доступа к общему ресурсу . Для решения данной проблемы применяется схема централизованного арбитра доступа к общему ресурсу . В частности в каждый процессорны й модуль входит схема блока коммутации ад ресов , которая предназначена д ля опр еделения адреса , выставляемого ПЭ (см ИАЛЦ 462631 001.Э 2 МВС . Схема электрическая функциональная ). Если в регистр адреса ПЭ поступает адрес , то блок коммутации анализирует 4 старших разряда адреса . Если хотя бы в одном р азряде присутствует 1, то оче в идно , что обращение идет к банку глобальной пам яти. В таком случае вырабатывается сигнал ТПДП – требование прямого доступа к глоб альной памяти , который через интерфейс арбитр а (внутренний автомат ) поступает на Централизо ванный Арбитр Доступа (ЦАД ), как сиг нал ТШ (требование шины ). Если шина свободна , то ЦАД вырабатывает сигнал РШ (разрешение шины ), который преобразуется интерфейсом арби тра в ППДП и процессор подключается к глобальной шине для операций Чтения /Записи. Контроль работы процессорного модуля осущ ествляется блоком контроля (БК ). Реализован метод контроля с аппаратным сравнением э талонов . Функциональная схема блока контроля со схемой сравнения кодов представлена на рис .2.2. Хочется отметить ту особенность , что в данной схеме скорректирован недостат ок простейшего блока контроля , работающего по методу сравнения контрольных и эталонных с лов – снижение бысродействия за счет бол ьшого распада команд , но за счет усложнени я аппаратуры. При выходе ПМ из строя , на выходе блока контроля формируется сигнал ошиб ки , который представляет собой 8-битовую последовательность , каждый бит которой несет информацию о текущем состоянии соответствующег о ПМ (0-ПМ в рабочем состоянии , 1-ПМ вышел из строя ) и выставляет его на СМ каждый раз по срабатыванию таймера ПМ . Бло к Выб о ра Мастера (БВМ ) каждый р аз анализирует вышеописанный сигнал ошибки , и в случае обнаружения отказа ПМ-Мастера на значает Мастером любой другой работоспособый ПМ , о чем объявляет выставлением на БК ПМ сигнала НМ (номер мастера ). 3 Разработка программного обес печения 3.1 Общие принципы построения ОС Для проектируемой МВС в качестве осно вной выбрана ОС , построенная по принципу В едущий-Ведомый (Master-Slave), поэтому все процессоры системы делятся на две категории : 1.Главный процессор – Ведущий (Master) 2.Вспомог ательный процессор – Ведом ый (Slave) Главный процессор имеет статус выше , ч ем у всех остальных ПМ МВС . Поэтому вы полнение управляющих фуекций ОС МВС осуществл яется на главном процессоре . После запуска системы , вспомогательные процессоры обращаются к главно му за получением работы , а также за предоставлением ОС МВС программно го интерфейса . Все сервисные программы ОС должны иметь возможность быть выполненными на любом процессоре , входящем в МВС . На г лавном процессоре осуществляется планирование пр оцессов во в р емени , а также ра спределение их по ресурсам (процессорам ), т.е . в пространстве. Основным достоинством данного метода явля ется относительная простота . Данную ОС можно получить сравнительно несложным расширением возможностей многозадачных ОС , используемых в однопроцессорных системах . Добавляются новые возможности , связанные с одновременным выпол нением задач . Как достоинство можно отметить также и простоту управления ресурсами , по скольку все функции , связанные с управлением решаются в одном узле. Рассморим нед остатки данного типа ОС . Главной проблемой функционирования таких систем является их относительно низкая над ежность . А именно , поскольку управление систем ой осуществляется одним процессорным модулем ( Мастером ), то выход его из строя может привести к приост а новке работы вс ей системы. Вторым важным недостатком является низкая эффективность управления ресурсами , поскольку один Ведущий процессор не может обеспечить высокую загрузку множества Подчиненных проце ссоров. Для устранения первого недостатка , т.е . повыше ния надежности системы , в разрабаты ваемой МВС предусмотрена возможность отслеживани я подчиненными процессорами работоспособности гл авного процессора : в случае выхода его из строя , о чем говорит сигнал Error на СМ блок выбора мастера производит принудитель н ое назначение первого попавшегося Подчиненного процессора на роль Ведущего п роцессора системы , который при этом производи т загрузку в свою локальную память копию ядра ОС из ПЗУ глобальной памяти . Под робное описание данной процедуры приведено в подразделе 3 .2 Примеры алгоритмов п рограмм. Устранения второго недостатка , т.е . повышен ия эффективности управления ресурсами , связано с возможностью назначения более одного про цессора на роль Ведущего : в этом случае можно снять нагрузку по распараллеливанию заданий на процессоры с одного процессо ра на несколько , но в проектируемой МВС данный метод не применяется ввиду возникаю щего при этом усложнения аппаратной реализаци и МВС . 3.2 Примеры алгоритмов программ Для детального ознакомления с основными принципами функцио нирования проектируемой МВС в качестве наглядных примеров предлага ется к рассмотрению следующие алгоритмы : 4 Разработка принципиальной схемы Для разработки принципиальной схемы проектируемой МВС был задан центра лизованный арбитр доступа к ОР с абсолютн ым географическим приоритетом ПМ. 4.1 Централизованный арбитр доступа к ОР Параметры арбитра : Тип арбитра – централизованный Приоритет ПМ – абсолютный географический Автомат – синхронный Заключение В данном курсовом проекте была разраб отана Многопроцессо рная Вычислительная Систе ма с 8 ПМ , централизованным арбитром доступа к общему ресурсу с абсолютным географическ им приоритетом ПМ , с централизованным контрол лером приоротетных прерываний для обслуживания ВУ и организации взаимодействия между ПМ-Ве дущим и П М-Подчиненным (при помощи системы прерываний ). Результаты разработок предоставлены в вид е схемы электрической функциональной ИАЛЦ 462631005. Э 2, схемы электрической принципиальной ИАЛЦ 462631001. Э 2 Централизованного Арбитра Доступа к ОР. В ходе проведения п роектирования МВС были произведены расчеты : · общий расчет надежн ости системы (результат – время наработки на отказ составит 14 409 часов ) · расчет потребляемой мощности · расчет производительнос ти МВС. · Были разработаны и описаны алгоритмы отражающи е : · взаимодействие процессо ров между собой на примере операции обмен а данными ; · процесс реконфигурации системы. Был разработан и оформлен полный комплект технической д окументации , отражающий функциональные особенности разработанной МВС и предоставляющи й по дробное описание функционирования как МВС в целом , так и отдельно рассмотренных ее модулей .
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Когда безопасности вашего государства угрожают названия улиц и городов, памятники, геральдика, люди, которые там живут, и русский язык - вероятно, вы строите своё государство на чужой территории.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по радиоэлектронике "Многопроцессорная вычислительная система", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru