Пропускной способностью

Значительные потоки реактивной энергии в линиях электропередач и трансформаторах экономически нецелесообразны: возникают дополнительные потери энергии во всех элементах системы электроснабжения, дополнительные потери напряжения, особенно ощутимые в сетях районного значения (это вызывает затраты на сооружение установок для регулирования напряжения), уменьшается пропускная способность линий электропередач и трансформаторов, возникает необходимость увеличения сечений проводов воздушных и кабельных линий, а также мощности или числа трансформаторов.

ность работы; программная адаптация устройств управления, транспортного оборудования с цеховой (участковой) системой управления; безотказность работы; компактность; гибкость адресования, минимальная производственная площадь; максимальная зона обслуживания; максимальная пропускная способность.

Однако на практике пользоваться такой характеристикой неудобно. Эффективность функционирования АСУ ТП удобнее оценить с помощью простых числовых величин, являющихся либо вероятностями (и их комбинациями) нахождения системы в различных состояниях, либо статистическими оценками некоторых сторон функционирования системы. К показателям эффективности АСУ ТП первой группы относится вероятность того, что АСУ ТП исправна и не занята приемом или обработкой информации. Показателями эффективности АСУ ТП (ТС) второй группы являются: пропускная способность элементов системы (интегральная, динамическая); временные показатели системы (время обслуживания требований, время ожидания требований на обслуживание и т. д.); качество использования элементов системы (коэффици-

Архитектура машин ЕС ЭВМ, первая очередь которых появилась в начале 70-х годов, в дальнейшем подвергалась существенной модернизации при разработке второй и третьей очередей ЕС ЭВМ, при этом осуществлялся переход к использованию более быстродействующих интегральных микросхем в том числе схем средней и большей степеней интеграции (последние - главным образом для построения памятей), расширялись функциональные возможности машин (виртуальная память, система виртуальных машин, расширенная система команд, развитие систем автоматизированного контроля и диагностирования), повышалась пропускная способность каналов ввода-вывода, совершенствовались характеристики периферийных устройств, производительность процессоров старших моделей увеличилась до 5-6 млн. операвдй/с, возрастала емкость ОП, получили развитие системные средства для организации многомашинных и многопроцессорных систем.

В заключение данного параграфа в качестве примера приведены характеристики каналов ввода-вывода ЭВМ ЕС-1046. В состав этой машины входят два байт-мультиплексных и четыре блок-мультиплексных канала, могущих работать и как селекторные. Пропускная способность байт-мультиплексного канала 50 кбайт/с, при работе в монопольном режиме 160 кбайт/с. Пропускная способность блок-мультиплексного канала в зависимости от его номера 0,6—1,5 или 0,6—3,0 Мбайт/с с одно- или двухбайтовым интерфейсом соответственно. Общая пропускная способность при шести каналах достигает 10 Мбайт/с.

Блочный. Передается начальный адрес, затем подряд (без передачи адресов, которые формирует само устройство памяти) передаются семь слов, после чего опрашивается линия DMR на наличие запросов ПДП. При наличии запроса передается восьмое слово и инициируется новое арбитрирование, при отсутствии его передача продолжается до тех пор, пока не будут переданы 16 слов, после чего производится новое арбитрирование запросов. В блочном ПДП за счет уменьшения числа передач адресов и уменьшения квитирований («рукопожатий») при обмене сигналами в интерфейсе теоретическая пропускная способность интерфейса увеличивается почти в 2 раза по сравнению с монопольным режимом. Практически скорость передачи определяется скоростными характеристиками ПУ, участвующего в операции ПДП.

Мультипрограммирование предназначено для повышения пропускной способности вычислительной установки путем более равномерной и плотной загрузки всего ее оборудования, в первую очередь процессора. При этом скорость работы самого процессора и номинальная производительность ЭВМ, как она определена в гл. 1, не зависят от мультипрограммирования. Существенной характеристикой для пользователя является пропускная способность, которая оценивается средним объемом вычислений, выполняемых ВС в единицу времени при решении наборов практических задач.

«Расслоение» ОП путем многомодульного построения с «веерной» («чередующейся») адресацией, при которой смежные адреса информационных единиц, соответствующих ширине выборки (слово, двойное слово и т. п.), принадлежат разным модулям. При этом повышается пропускная способность ОП за счет перекрытия во времени обращений к разным модулям

Новый эффективный структурный элемент — расширенная память емкостью несколько сотен мегабайт и более — не является дополнительной центральной памятью. Ее основное назначение — служить буферной памятью между ОП и дисковыми ЗУ для компенсации большого времени доступа и сравнительно низкой скорости передачи данных в этих устройствах, могущих вызвать значительные простои в работе процессора. Благодаря расширенной памяти пропускная способность внешних ЗУ увеличивается (виртуально по отношению к процессору) в несколько сотен раз. В расширенной памяти адресуемой и участвующей под управлением операционной системы в обмене с центральной памятью единицей информации является 4-килобайтная страница. Это облегчает адресацию памяти большой емкости.

Наличие микропрограммного управления интерфейсом позволяет реализовать и другие протоколы обмена. К одному ИМ подключено четыре ВМ. Пропускная способность ИМ — до 1,5 Мбайт/с.

Объем автомобильного парка по пассажироемкости и по численности единиц изменяется сравнительно медленно, стабилизирующими факторами являются: медленно меняющаяся покупательная способность населения, лимитированная пропускная способность дорожных сетей, особенно уличных сетей городов, дороговизна их развития и усовершенствования, насыщенность рынка автотранспорта промышленного применения, ограниченность топливных ресурсов.

Положительный опыт разработки и применения малых ЭВМ оказал влияние на направление развития интегральной электроники. При переходе от схем с малой и средней степенями интеграции к интегральным микросхемам с большой и сверхбольшой степенями интеграции (БИС и СБИС) возникает проблема их применимости. Интегральную микросхему с большой степенью интеграции (БИС), содержащую тысячи логических элементов, не говоря о СБИС с ее десятками тысяч и более элементов, если это не схема памяти, трудно сделать пригодной для широкого круга потребителей. Первоначально считалось, что на основе автоматизированного проектирования будут выпускаться заказные БИС и СБИС, изготовляемые по индивидуальным требованиям заказчиков. Однако в дальнейшем оказался возможным и другой путь — создание на одной или нескольких БИС или СБИС функционально законченного (8—16 разрядов и более) устройства обработки информации. Это устройство (микросхему или несколько образующих его микросхем) называют микропроцессором, так как оно по своим логическим функциям и структуре напоминает упрощенный вариант процессора обычных ЭВМ. Микропроцессоры (МП) по быстродействию и возможностям системы команд приближаются к процессорам малых ЭВМ. Однако из-за ограниченного числа выводов корпуса МП (обычно 42) трудно реализовать интерфейс МП с внешним оборудованием с высокой пропускной способностью. В табл. 1.1 приведены характеристики некоторых микропроцессоров.

тивной памяти, БИС управления вводом и выводом и др.,. называется микроЭВМ. МикроЭВМ оснащают необходимыми периферийными устройствами (см. 1.5). Электронная аппаратура микроЭВМ содержит несколько десятков корпусов БИС и СИС, размещаемых на одной или нескольких съемных платах. В микроЭВМ сочетаются высокая скорость выполнения операций в микропроцессоре, повышенная надежность, небольшая стоимость со сравнительно низкой пропускной способностью интерфейса, обусловленной ограничениями на число Аыводов корпусов БИС микропроцессора. Если по скорости выполнения операций микроЭВМ приближаются к современным малым ЭВМ, а по ряду эксплуатационных показателей (габаритные размеры, потребляемая мощность, надежность) они их превосходят, то из-за малой пропускной способности интерфейса и свя-занного с этим малого числа подключаемых ПУ применение миНроЭВМ в настоящее время ограничивается системами с не-болрьшим количеством источников и потребителей информации. !По этим же причинам затруднено использование микропроцессоров в качестве элементов при построении быстродействующих процессоров и каналов ввода-вывода ЭВМ общего назначения. Однако большие перспективы имеет применение микропроцессоров и микроЭВМ в периферийном оборудовании ЭВМ (устройствах управления дисками и лентами, дисплеях и других терминалах), в частности, для преобразования форматов данных, контроля, перекодирования, редактирования. При этом

При программно-управляемой передаче данных процессор на все время этой операции отвлекается от выполнения основной программы решения задачи. Операция пересылки данных логи-чес/<и слишком проста, чтобы эффективно загружать логически сложную быстродействующую аппаратуру процессора. В результате при использовании программно-управляемой передачи данных снижается производительность вычислительной машины. Вместе с тем при пересылке блока данных процессору приходится для каждой единицы передаваемых данных (байт, слово) выполнять довольно мно'го команд, чтобы обеспечить буферизацию данных, преобразование форматов, подсчет количества переданных данных, формирование адресоа в памяти и т. п. В результате скорость передачи данных при пересылке блока данных даже через высокопроизводительный процессор не превышает 0,02—0,05 Мбайт/с, что недостаточно для работы с высокоскоростными периферийными устройствами (например, с ЗУ на дисках и барабанах, с аналого-цифровыми преобразователями и т. п.), и может оказаться вообще неприемлемой для систем управления, работающих в реальном времени. Между тем потенциально возможная максимальная скорость обмена данными при вводе-выводе определяется пропускной способностью памяти, которая, например, при цикле памяти 0,5 икс составляет 26 Мбайт/с, где Ь — ширина выборки, измеряемая числом байт, одновременно записываемых (считываемых) в памяти.

Прямой доступ к памяти освобождает процессор или микропроцессор от управления операциями ввода-вывода, позволяет осуществлять параллельно во времени выполнение процессором (микропроцессором) программы с обменом данными между периферийным устройством и ОП, производить этот обмен со скоростью, ограничиваемой только пропускной способностью ОП или ПУ. Таким образом, ПДП, разгружая процессор (микропроцессор) от обслуживания операций ввода-вывода, способствует возрастанию общей производительности ЭВМ или микроЭВМ. Повышение предельной скорости ввода-вывода информации делает машину более приспособленной для работы в системах "реального времени. Прямым доступом к памяти управляет ко«-, троллер ПДП, который выполняет следующие функции:

Интерфейсы характеризуются следующими пгфаметрами: пропускной способностью интерфейса — количеством информации, которая может быть передана через интерфейс в единицу времени;

а) параллельный интерфейс с синхронной передачей сообщений, а также 8-, 16- или 32-разрядных слов по совмещенной шине адреса/данных (при числе абонентов шины до 20) с частотой сигналов по линии интерфейса 10 МГц и суммарной пропускной способностью (при использовании 32-разрядной ширины интерфейса) до 40 Мбайт/с (при передаче сообщение разбивается на пакеты длиной 32 байта, а для повышения пропускной способности интерфейса используется мультиплексирование на шине пакетов от разных задатчиков);

в) локальная шина для межустройственного в микроЭВМ обмена с квитированием 8-, 16- или 32-разрядными словами или блоками с частотой передачи сигналов в шине 12 МГц и максимальной суммарной пропускной способностью до 48 Мбайт/с;

Это приводит к необходимости (если иметь в виду систему ввода-вывода) повышать пропускную способность каналов и интерфейса ввода-вывода (см. гл. II) и увеличивать общее число каналов. В ЭВМ ЕС-1046 шесть каналов, из них два байт-мультиплексных и четыре блок-мультиплексных с суммарной пропускной способностью до 10 Мбайт/с. В более быстродействующих моделях ЕС ЭВМ используются свыше десяти каналов ввода-вывода.

Канальная система. Каждая из машин, входящих в состав IBM 3090/400, имеет собственную канальную систему. Необходимость приведения в соответствие пропускной способности системы ввода-вывода со значительно увеличившимися скоростью работы процессорной части и пропускной способностью центральной памяти (в условиях сравнительно медленного увеличения скорости передачи данных у внешних ЗУ и других ПУ) потребовала увеличения числа каналов ввода-вывода. Так, в каждой из двух канальных систем IBM 3090/400 число каналов может достигать 48.

— передача массива данных между устройствами системы производится, минуя процессор (режим прямого доступа); скорость передачи определяется собственно пропускной способностью ОШ.

Связь с внешними запоминающими устройствами и периферийными устройствами осуществляется во всех моделях через системный интерфейс с ОПТ с максимальной пропускной способностью 1,5 Мбайт/с. Кроме того, для устройств, могущих работать в режиме прямого доступа в память (НМД на сменных дисках, НМЛ), могут устанавливаться дополнительные шины «массовой передачи» (Massbus). Эти шины обладают пропускной способностью 2 Мбайт/с, а блок с контроллером на 3 масс-шины имеет суммарную пропускную способность 5 Мбайт/с.