Новосибирский государственный университет

Факультет информационных технологий

Словарь терминов в коллекции "Вычислительные системы"

СУММА

Система с программируемой структурой СУММА была разработана Институтом математики СО АН СССР совместно с Производственным объединением «Кварц» Министерства электронной промышленности СССР в 1976 году.

СУММА является второй отечественной мини-ВС. Система Управляющая Мини-МАшинная (СУММА), как и система МИНИМАКС , имела программируемую структуру и свои архитектурные особенности.Система СУММА была разработана Институтом математики СО АН СССР (Отделом вычислительных систем) совместно с Производственным объединением «Кварц» Министерства электронной промышленности СССР (г. Калининград). Техническое проектирование мини-ВС было выполнено в 1975 г., опытно-промышленный образец был изготовлен и отработан в 1976 г.

MIMD-архитектура;
распределенность средств управления, обработки и памяти;
параллелизм, однородность, модульность;
программируемость структуры;
масштабируемость;
живучесть;
единый канал для управляющей и рабочей информации;
аппаратурно-программная реализация системных взаимодействий.

Функциональная структура мини-ВС СУММА

Принципиальные ограничения на структуру мини-ВС (количество ЭМ и порядок их соединения) не накладывались, однако при любой структуре каждая ЭМ могла взаимодействовать не более чем с тремя соседними машинами с помощью полудуплексных каналов. В мини-ВС была заложена возможность «программировать» адресацию ЭМ, в частности, система могла быть настроена на относительную адресацию ЭМ.
Системы управления, на применение в которых была рассчитана мини-ВС СУММА, характеризуются стабильностью решаемых задач, нежесткими требованиями к реактивности на изменение операционной обстановки (преимущественно детерминированный поток запросов на обслуживание). Следовательно, в системах управления перепрограммирование структуры мини-ВС требовалось выполнять редко, и время обмена управляющей информацией в общем времени работы машин системы составляло незначительную часть. Эти факторы позволили ограничиться единым каналом для обмена управляющей (настроечной) информацией и данными между ЭМ мини-ВС.
Единый канал обмена управляющей и рабочей информацией между машинами системы СУММА вместе с программной реализацией некоторых функций позволили по сравнению с системой МИНИМАКС существенно упростить СУ (например, программными средствами в системе СУММА реализовывалась выработка обобщенного признака Ω).

Элементарная машина мини-ВС СУММА

Элементарная машина системы СУММА формировалась как «трехполюсник», или, точнее, композиция из ВМ и СУ, рассчитанного на три межмашинные связи.
Вычислительный модуль предназначался для выполнения всех операций, связанных с переработкой информации, в частности для инициирования реализации системных операций. Системное устройство использовалось для реализации системных взаимодействий машин, в частности для программирования структуры мини-ВС.
В качестве ВМ использовали произвольные конфигурации мини-ЭВМ «Электроника-100 И». Архитектура системы СУММА была ориентирована также на применение мини-ЭВМ PDP-8 фирмы Digital Equipment Corp.
Минимальная конфигурация ЭВМ «Электроника-100 И» включала процессор, ферритовую оперативную память и средства ввода-вывода информации. Состав периферийного оборудования, а также тип (магнитные ленты, диски) и объем внешней памяти определялись конкретным применением мини-машины.

структура команд машины - одноадресная;
система счисления - двоичная;
длина слов - 12 двоичных разрядов;
способ представления чисел - с фиксированной запятой (режим работы с плавающей запятой реализовывался программно);
цикл оперативной памяти - 1,5 мкс;
емкость оперативной памяти - 4...32 К слов;
быстродействие при выполнении операций типа «сложение» - 300 тыс. опер./с;
время выполнения команд: сложения (регистр-память) - 3 мкс, умножения с фиксированной запятой - 10 мкс.

Система команд включала команды обращения к памяти, микрокоманды, команды расширенной арифметики, команды обращения к внешним устройствам. Было предусмотрено прерывание программ. Аппаратура обеспечивала глубину прерывания, равную единице, однако в мини-ЭВМ была заложена возможность организации многоуровневого прерывания программным способом.
Обмен информацией с внешними устройствами осуществлялся через программный канал или через канал разрыва данными. Конкретное внешнее устройство, к которому проводилось обращение из программ, определялось селекторным кодом. Канал разрыва данными являлся вырожденным каналом прямого доступа к памяти и позволял считывать или заносить массивы информации в оперативную память машины. На время обмена с внешним устройством в режиме разрыва данными программная работа машины приостанавливалась, содержимое рабочих регистров сохранялось аппаратно; после завершения обмена продолжалось выполнение программы. Максимальная скорость обмена достигала 6∙10⁶ бит/с.
Системное устройство конструктивно было оформлено в виде отдельного модуля. К мини-ЭВМ оно подключалось через общую шину (как и внешнее устройство), а к СУ трех соседних ЭМ - через каналы межмашинной связи. Данное устройство было не сложнее СУ мини-ВС МИНИМАКС .

Системные команды мини-ВС СУММА

Системные команды мини-ВС СУММА были разделены на три группы.
Первую группу составляли команды обращения из мини-ЭВМ в собственное СУ. Эти команды являлись командами обращения к внешним устройствам (но с селекторным кодом, присвоенным СУ).

установить (или сбросить) заявку на обслуживание процессора;
сбросить все заявки на обслуживание, кроме заявки собственного процессора;
осуществить обмен с регистрами СУ;
сбросить триггер признака готовности СУ;
пропустить очередную команду по значению триггера готовности СУ.

Команды второй и третьей групп выполнялись совместно и позволяли осуществить обмен информацией между любыми ЭМ подсистемы. Процесс передачи, инициированный передающей ЭМ, начинался с «захвата» собственного СУ. Применялось два режима захвата мягкий и жесткий. При мягком режиме процессор устанавливал в СУ заявку на обслуживание и ждал освобождения СУ от текущей работы. При жестком режиме захват СУ происходил независимо от текущего состояния СУ Передача процессором необходимой информации в СУ осуществлялась лишь после подтверждения, что захват СУ произошел.
Обмен между ЭМ выполнялся 13-разрядными словами, все разряды слова передавались параллельно. Тринадцатый разряд приформировывался СУ к каждому слову, полученному от процессора, и указывал назначение слова. Единичное значение этого разряда соответствовало передаче кода настройки, а нулевое - передаче операнда или адреса: последний посылался в регистр адреса СУ. Любой передаваемый между ЭМ массив информации начинался со слова настройки. Передача осуществлялась по всем направлениям, определенным состоянием регистра выходной маски. Слово настройки предназначалось для задания функционирования СУ всех машин, принимавших данный массив, и состояло из двух частей.
1. Указатели: запроса прерывания, второго слова массива передаваемой информации, приема кодов, ретрансляции настройки, конца обмена, типа обмена.
2. Идентификатор ЭМ, участвующих в системном взаимодействии, определяемом указателями.
Идентификация ЭМ в системе СУММА осуществлялась с помощью программно-задаваемых идентификаторов, а связность между ЭМ области, выделенной признаками разделения, устанавливалась лишь на время взаимодействия. Имя ЭМ в системе СУММА задавалось содержимым регистра признаков, а ее адрес - содержимым выделенной для этой цели ячейки оперативной памяти. Вид адресации и характер преобразования адресов определялся программой, которую можно было вызывать через систему прерывания. Эта программа являлась частью «путевой процедуры», выполняемой машиной при реализации взаимодействия ЭМ. Идентификация по имени является основным способом выделения взаимодействующих ЭМ системы СУММА.
Из-за отсутствия аппаратурно закрепленных за ЭМ идентификаторов в системе СУММА предусматривалась процедура разметки системы, которая заключалась в присвоении машинам групповых или индивидуальных идентификаторов. Разметка выполнялась как при первоначальном включении электропитания системы, так и в процессе решения ОС задачи планирования и загрузки мини-ВС. Последний случай являлся более общим.

Программное обеспечение мини-ВС СУММА

Программное обеспечение мини-ВС СУММА было ориентировано на управление процессами в реальном масштабе времени.
Программное обеспечение мини-ВС СУММА включало в себя супервизор, систему Р-программирования, управляющие системы для автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП), комплекс программ технического обслуживания.
Супервизор являлся резидентной программой управления процессами в реальном масштабе времени. Он состоял из подсистем управления процессами и межмашинных взаимодействий.

анализ и обработку заявок от внешних устройств и от объектов управления;
режим мультипрограммирования в реальном масштабе времени;
накопление запросов на системные межмашинные взаимодействия;
разрешение коллизий при системных взаимодействиях.

реализацию системных взаимодействий;
контроль правильности выполнения системных взаимодействий в мини-ВС.

Супервизор не зависел от конкретного применения системы СУММА.

Система Р-программирования

загрузчик для ввода объектных программ в оперативную память мини-ВС:
редактор для приготовления (с клавиатуры пишущей машинки) символических Р-программ (в частности, Р-программ на системном макроассемблере MACRO-8P);
транслятор MACRO-8P для трансляции исходной Р-программы в объектную, готовую для реализации на мини-ВС;
средства отладки объектных программ;
библиотеку стандартных параллельных программ, включавшую программы для реализации сложных системных взаимодействий (например, обобщенных условного и безусловного переходов, конвейерной обработки и др.) и Р-программы для научно-технических расчетов.

Управляющие системы для АСУТП определяли конкретные применения мини-ВС СУММА. Каждая такая система подразделялась на подсистему управления технологическим процессом и банк управляющих программ.

информационное (реализация всех необходимых видов и способов ввода и вывода информации);
обрабатывающее (выполнение требуемых видов переработки информации: интерполирования, расчета геометрии детали и т.п.);
управляющее (реализация организационных, технологических и обслуживающих функций по управлению процессом).

архив программ управления технологическим процессом (на магнитных лентах);
оперативную библиотеку программ управления технологическим процессом (на магнитных дисках).

Комплекс программ технического обслуживания мини-ВС СУММА обеспечивал выполнение работ по наладке, контролю и диагностике технических средств. В комплекс входили наладочные, контрольные и диагностические программы.

Области применения мини-ВС СУММА

Система СУММА в 1970-х годах была перспективным вычислительным средством для АСУТП.

простота компоновки и настройки на заданный парк оборудования и объектов управления;
модульная и адекватная наращиваемость вычислительной мощности при развитии производства;
высокая надежность и живучесть;
высокая технико-экономическая эффективность;
длительный срок эффективной эксплуатации (медленное моральное старение).

Применение мини-ВС СУММА было эффективно и при решении широкого класса задач, представленных параллельными программами. Кроме того, она могла быть использована в качестве вычислительного ядра «интегрированных» АСУТП. В таких АСУТП зеализовывались функции не только собственно управления, но и планирования производства, и «проектирования» процесса (например, расчета технологии обработки или расчета поверхностей деталей, если система предназначалась для работ со станками с числовым программным управлением).
Систему СУММА можно было использовать и как автономное средство для решения задач повышенной сложности, а также для моделирования архитектур ВС и параллельных вычислительных технологий.
Функциональная организация СУ позволяла просто адаптировать систему СУММА к конкретным областям ее применения.

Ключевые термины, связанные с термином "сумма":

Вычислительные системы с программируемой структурой

Литература

Дополнительная:

Хорошевский В.Г. Архитектура вычислительных систем: Учеб. пособие. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. - 520 с.

Ссылки на персон:

Хорошевский Виктор Гаврилович

Ключевые термины: вычислительные системы с программируемой структурой;

|Список основных тем курса|

Федотова Ольга

НГУ
ФИТ НГУ
ИВТ СО РАН

© 2012-2024, Новосибирский государственный университет, Новосибирск
© 2004-2024, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск
© 2004-2024, Федотов А.М.
Дата последней модификации: 29.11.2013