Программные продукты и системы

Основой разработки вычислительной системы (ВС) "Электроника ССБИС/1" явился комплекс работ по созданию элементно-конструктивной базы, позволившей объединить большой объем высокочастотных логических схем и развитие концепции построения системы с открытой архитектурой, включающей проблемно-ориентированные и функционально-специализированные подсистемы.

Проблемно-ориентированные машины (например векторные) и подсистемы обеспечивают наивысшую эффективность при решении больших задач.

Функционально-специализированными являются подсистемы внешней памяти (на интегральных схемах и магнитных дисках), подсистемы баз данных на их основе, подсистемы связи с терминальным оборудованием, графические подсистемы, а также аппаратно-программные средства операционной системы, систем программирования и т.п.

Объединение указанных подсистем в систему требует иерархической структуры каналов обмена, каждый из которых должен учитывать особенности объединяемых абонентов и возможности дальнейшего наращивания системы и изменения ее конфигурации. Главными устройствами системы "Электрокика ССБИС/1" являются мощные векторно-конвейерные машины, подсистема внешней полупроводниковой памяти большого объема, дисковые подсистемы, а также устройства сопряжения с внешними и управляющими машинами и средства для построения локальных сетей ЭВМ. Система может функционировать в следующих режимах: пакетном, разделения времени и реального времени. Конкретный пользователь может выбрать оптимальную с его точки зрения конфигурацию системы с заданными характеристиками: производительностью, объемом оперативной и внешней полупроводниковой памяти, составом и объемом массовой памяти на магнитных дисках, количеством и номенклатурой внешних машин и т.д.

На рисунке представлена базовая конфигурация вычислительной системы "Электроника ССБИС/1" в которую входят:

-    две основные машины векторно-конвейерного типа с локальными оперативными запоминаю щими устройствами емкостью по 8-32 Мб и производительностью каждая 250 млн. опера ций в секунду над числами с плавающей запятой;

-    подсистема внешней полупроводниковой па мяти емкостью 256 Мб с двухпортовым конт роллером для подключения двух основных машин;

-    от 2 до 8 дисковых подсистем общей емкос тью более 20 Гб;

-    подсистема внешних машин, необходимая в работе с периферийным оборудованием и при подготовке задач для основных машин;

-    подсистема управляющих машин для выпол нения управляющих и диагностических функ ций всей системы;

-    программируемые устройства доступа для построения локальной вычислительной сети, обеспечивающей работу с рабочими станциями и внешними ЭВМ пользователя.

Высокая производительность основных машин достигается за счет широкого использования принципа конвейерной обработки с малым тактом синхронизации, высокоскоростной регистровой памяти большого объема и большого числа специализированных функциональных устройств, обеспечивающих параллельную обработку данных, объединения в рамках одной ЭВМ возможностей скалярной и векторной обработки.

В основных машинах имеется двухуровневая буферная адресуемая память для скалярных и адресных операндов, буферная адресуемая память для векторных операндов, синхронные конвейерные функциональные устройства, обеспечивающие возможность получения одного результата на выходе каждого устройства в каждом такте синхронизации (при этом имеется два полных комплекта по семь устройств для 64-разрядной скалярной и векторной обработки и два устройства для обработки 24-разрядной адресной информации), буфер команд объемом 256 64-разрядных слов. В машинах реализован режим зацепления векторных операций, при котором на отдельных участках

программы возможно получение двух или трех результатов в каждом такте. Максимальная пропускная способность конвейеров команд достигается благодаря использованию большого числа регистров и возможности оптимизации программ в компиляторах с языков ФОРТРАН-77, Паскаль и Си.

Внешняя память системы имеет два уровня иерархии. Подсистема внешней полупроводниковой памяти емкостью 256 Мб по таким параметрам, как объем, время доступа и темп обращения к хранящейся в ней информации занимает промежуточное положение между основной оперативной памятью и массовой памятью на магнитных дисках. Использование основными машинами системы внешней полупроводниковой памяти позволяет существенно сократить время ввода/вывода файлов и обеспечить эффективное выполнение больших программ с интенсивным обменом данными.

Б состав контроллера внешней полупроводниковой памяти входит специализированный процессор, обеспечивающий передачу данных между ней и оперативной памятью путем формирования адресов внешней памяти в темпе обмена данными с программой реализации необходимого метода доступа. Процессор может быть настроен с помощью директивы, посту-

пающей из основной машины, практически на любой метод доступа, задаваемый в том числе прикладной задачей. Это повышает общую эффективность работы системы, потому что освобождает процессоры основных машин от рутинной работы, уменьшает объем информации, обмениваемой с внешней памятью, поскольку поток данных между основной машиной и массовой памятью будет содержать только полезную' информацию. Максимально выигрывают от использования массовой памяти задачи, обрабатывающие большие массивы информации с произвольным доступом к их элементам.

Наличие в составе контроллера двойного комплекта высокоскоростных синхронных каналов ввода и вывода обеспечивает подключение к нему двух основных машин системы. Скорость обмена по каналу составляет 150 Мб в секунду.

На следующем уровне иерархии внешней памяти находятся дисковые подсистемы. Имеются два варианта реализации дисковых подсистем.

В первом варианте каждая дисковая подсистема строится на базе специального контроллера магнитных дисков (КМД). К одному КМД может быть подключено до восьми накопителей на магнитных дисках емкостью

317,5 Мб. Контроллер магнитных дисков обеспечивает связь дисковых накопителей с оперативной памятью основной машины через пару синхронных каналов ввода и вывода. В зависимости от конфигурации к одной основной машине может быть подключено от 1 до 4 КМД (или от 2 до 32 накопителей).

Во втором варианте, каждая дисковая подсистема строится на базе двух дисковых серверов. Дисковый сервер емкостью 4,5 Гб реализуется на базе рабочей станции ББСТА. Дисковые серверы подключаются непосредственно к асинхронным каналам ввода и вывода основной машины. В зависимости от конфигурации к одной основной машине может быть подключено от 2 до 8 дисковых серверов.

Организация работы вычислительной системы "Электроника ССБИС" предполагает ее использование в единой сети с внешними машинами.

Внешние машины являются самостоятельными ЭВМ, работающими под управлением собственных операционных систем. Внешние машины подключаются к асинхронным каналам основных машин системы с помощью соответствующих устройств сопряжения или с помощью программируемых устройств доступа. Устройства сопряжения обеспечивают согласование различий в ширине каналов, длине машинного слова, логических уровнях и протоколах управляющих сигналов. Поскольку асинхронные каналы основных машин имеют более высокую скорость передачи, чем канал (интерфейс) любой внешней машины, максимальная скорость обмена ограничивается максимальной скоростью канала внешней ЭВМ. В программируемых устройствах доступа реализуются функции транспортной станции локальной сети.

Внешняя машина, подключенная к вычислительной системе "Электроника ССБИС/1" может выполнять функции пульта оператора, локальной станции ввода и вывода пакетных заданий, концентратора данных, осуществляющего мультиплексирование ввода с нескольких рабочих станций в один канал основной машины, удаленной станции ввода и вывода пакетных заданий, станции интерактивной связи и т.д. Разработаны средства подключения в качестве внешних машин ЭВМ типа "Электроника 79", "Электроника 82", СМ ЭВМ, БЭСМ-6, семейства машин "Эльбрус" и Б ЕСТ А. Выход из локальной сети ЭВМ осуществляется с помощью внешних машин.

Повышенные требования к надежности системы, невозможность реализовать ручными методами сложные алгоритмы диагностирования обусловливают необходимость автоматизации процессов контроля и поиска дефектов в различных компонентах системы. С этой целью в составе системы реализована подсистема управления, контроля и диагностики, одной из основных функций которой является управление режимами диагностики и контроля, индикация состояния процессоров, основной и внешней памяти, каналов и т.д. Подсистема обеспечивает быстрое обнаружение и локализацию неисправности с точностью до одного или нескольких корпусов СИС или БИС путем сравнения состояния проверяемого оборудования с эталонной информацией, хранящейся в памяти управляющих машин системы. В качестве управляющих машин системы могут использоваться ЭВМ "Электроника 79" или рабочие станции семейства Б ЕСТА.