автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Анализ интерфейсных функций межмодульного взаимодействия и возможностей их реализации в классе самосинхронных схем

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭШ£ТРОТШИЧ0СКИИ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи Гханем Риэек Ахмед

АНАЛИЗ • ИНТЕРФЕЙСНЫХ ФУНКЦИЙ шмедушюго ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ и возмошостэд ИХ РЕАЛИЗАЦИИ В КЛАССЕ-САМОСИНХРОННЬК СХШ

Специальность: 05.13.13 - Вычислительные машины,

комплексы,--системы и сети

АВТОРЕФЕРАТ диссертация на соискание ученой степени кандмдата технических наук

Санкт-Петербург — IS93

Работа ¡выполнена в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете

Научный руководитель -

кандидат технических наук доцент Романцев S.B. Официальные оппоненты:

доктор технических наук профессор Герасимов И.В. кандидат технических наук Цирлин B.C.

Ведущая организация - научно-исследовательский институт:

математики и механики Им. академика В.И.Смирнова при Санкт-Петербургском государственном университете

Защита диссертации состоится " " 1993 г.

в часов на заседании специализированного совета К 063.36.1 Санкт-Петербургского государственного электротехнического уни верситета по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул.Лооф. Попова

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан , у\Сх Зу 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета

Балакин В.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Технической базой информатизации )бщества, основой внедрения новых информационных технологий яв-хяется использование средств вычислительной техники при решении >адач в сфере материального производства и управления, в области научного эксперимента и сопутствующих им инфраструктура::.

При этом нардпу с традиционной тенденцией непрерывного повышения уровня требований к производительности средств вычислительной техники все большую актуальность приобретает проблема расширения^функциональных возможностей устройств, машин и систем как за счет новых принципов структурной организации в области реализации аппаратных средств, так и создания все более модных систем программного обеспечения.

С другой стороны, современный рынок средств ВТ предоставляет широкие возможности создания различных программно-технических систем, в определенной степени ориентированных на класс задач-в. конкретной предметной области.

Развитие средств ВТ, методов их использования и расширение сферы применения в рамках этого направления имеет особое значение для стран, не. являющихся производителями средств ВТ, в экономике которых отсутствуют'отрасли по производству микроэлектроники,' в.том числе, микропроцессорной, элементной-базы. На первый план вцдвигаются вопрбсы эффективного использования коммерчески доступных стандартных аппаратных и программных средств ВТ, представленных на мировом рынке.

Успешное решение задачи создания эффективных комплексов и систем на основе использования стандартных аппаратных и программных модулей может быть достигнуто при применении методов и средств, включающих формальные способы описания задач, моделирования анализа механизмов взаимодействия процессов, модели, спецификации и процедуры анализа протоколов межмодульт,ого информационного обмена.

Отмеченные тенденции в практике разработки и использования средств ВТ свидетельствуют о большой актуальности исследований в области организации межмодульного информационного взаимодействия с использованием различных, с точки зрения организации и си-

нхронизации интерфейсных протоколов, в том числе, на основе стандартных интерфейсов, которые получают все более широкое рас пространение при реализации различных распределенных систем на базе мини- и микро- ЗШ.

Использование стандартных интерфейсов, как правило, требует решения задачи сопряжения различных системных модулей с протоколами различных уровней используемого стандартного интерфейса.

Организация межмодульного интерфейса является юшчевой проблемой при переходе на системное проектирование средств ВТ. Все известные асинхронные интерфейсы чувствительны н перекосам задержек линий связи. Компенсация перекосов осуществляется' с помощью задержек времени, т.е. ценой1 потери быстродействия. Применение идеологии самосинхронизации при создании средств со< пряжения модулей систем позволяет обеспечить их нечувствительность к перекосам задержек линий связи. В этой связи те.ма раба ты представляется актуальной.,

Цель работы - анализ интерфейсных функций межобъектногс взаимодействия в многопроцессорных вычислительных системах на основе стандартных асинхронных интерфейсов и исследование мето дов разработки элементов сопряжения функциональных модулей с межмодульным интерфейсом в классе самосинхронных схем.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следую щие задачи:

- анализа получиших распространение стандартных магистра льных интерфейсов и получение поведенческих спецификаций для аппаратных средств поддержки функций межмодульного информацио* ного взаимодействия в классе самосинхронных схем;

- оценки возможностей современных формализмов, привлекаемых для описания асинхронного информационного обмена, для реше ния задач анализа интерфейсных функций ыежобъектного взаимоде! ствия и последующей их реализации в классе самосинхронных схе)

- разработки рекомендаций по организации межмодульного ш формационного обмена в многопроцессорных шинных архитектурах 1 рамках асинхронных моделей; --.-

- создания методики логического проектирования самосинхронных элементов сопряжения (ССЭС) функциональных модулей для

- з -

стандартных магистральных интерфейсов;

- разработки интерфейсного контроллера в стандарте ВМЕ с использованием методов проектирования самосинхронных схем;

- алгоритмизации процедуры кодирования внутренних состояний автомата для случая стандартной апериодической Л^-реализа-ции.

Предмет и методы исследования. Предметом исследования являются теоретические и схемотехнические вопросы построения интерфейсов, использующих принцип асинхронности. Методы исследования, применяемые при решении поставленных задач, базируются на общей теории .автоматов й алгоритмов, используют результаты теории самосинхронных схем, формальные модели описания асинхронных систем и накопленный к настоящему времени опыт и результаты в области проектирования асинхронных интерфейсов ЭВМ и систем.

Научная новизна проведенных исследовании состоит в следующем:

- обоснована целесообразность реализации вычислительных систем со сложными связями элементов (таких как гиперкуб) с использованием интерфейсов типа "общая шина", что позволяет сохранить свойства коммуникационной среды при меньших затратах оборудования на реализацию узловых связей;

- разработан алгоритм минимизации функций перехода для стандартной апериодической /¡¡^-реализации;

- разработана методика логического проектирования элементов сопряжения модулей с межмодульным интерфейсом в классе самосинхронных схем.

Практическая значимость работы заключается в том, что разработан интерфейсный - контроллер в стандарте ВМЕ и описаны алгоритмы его работы с помощью сигнальных графов.

Результата работы позволяют повысить эффективность многопроцессорных ВС и комплексов эа счет более рациональной организации и построения'интерфейсов, использующих принципы самосинхронизации.

Реализация и внедрение результатов работы. Диссертационная

работа выполнена в рамках научно-исследовательских работ, проводимых по созданию проблемно-ориентированных вычислительных комплексов кафедрой математического обеспечения и применения ЭВМ Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета.

Результаты работы используются в научных и учебных разра-. ботках кафедры МО ЗШ, что подтверждено соответствующими актами.

Апробация работы. Основные-положения и результаты диссертаций докладывались и обсуждались на региональном научно-практическом семинаре ."Автоматизированное проектирование РЭА и СВТ" (Ленинград, ДЦНТП, 1990, 1991), научно-технических конференциях-профессорско-преподавательского состава ЛЭТИ (С.-Петербург, I99I-IS93).

Структура И объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав,.. Заключения и списка литературы, включающего 56 наименований. • Основная часть работы изложена на 120 страницах машинописного текста. Работа содержит 3 таблица, 48 рисунков.

КРАТКОЕ СОДЕРЗШИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, рассматривается состояние проблемы, формулируется цель и задачи исследования.

В первой главе анализируются распространенные в настоящее время асинхронные интерфейсы с магистральной архитектурой. Цель анализа - систематизация интерфейсных функций, оценка эффективности использования интерфейса для реализации многопроцессорных систем с различной логической организацией. При систематизации использованы-следующие признаки:

- способ передачи информации (параллельный, последовательный, синхронный, асинхронный);

- организация адресации и опроса готовности к прие^/пере-даче информации;

- структурная организация интерфейса;

- функциональные возможности интерфейса в рамках.протоколов

информационного обмена;

- кодирование информационных и управляющих сигналов.

В качестве конкретной логической организации многопроцессорной системы рассмотрена гиперкубическая структура. Выделены узловые процессорные элементы и процессор-администратор. Узловые процессоры имеют связи с ближайшими соседями и с процессором-администратором, поэтому узловые процессорные элемента ассоциируются с вершинами гиперкуба определенной размерности П.

В раб'оте показана эффективность использования интерфейса типа "общая шина" для реализации многопроцессорных схем с различной структурой. Известна гиперкубическая структура фирмы Интел ipse в которой базовый модуль представляет собой 5-мерный гиперкуб. Лз*ушй узловой процессорный элемент содержит восемь*.' каналов связи. Семь канальных сопроцессоров реализуют двунаправленную информационную связь узла с ближайшими соседями, а восьмой обеспечивает связь узлового процессорного элемента с адш- . нистратором вычислителя. Характерной особенностью такой организации является межпроцессорная связь непосредственно по ребрам.

В диссертационной работе, проанализирован иной вариант межпроцессорных связей, но с сохранением базового модуля инталловс-кой реализации. При использовании в качестве элемента подкуба размерности 3 требуется восемь узловых процессорных элементов на одной общей шине. Для реализации связей каждого,узла с ближайшими соседями достаточно каждый узел:подключить к.двум общим шинам, т.е. "подвесить^на каждую вершину два подкуба размерности 3. Эффективность Предложенного решения характеризуется следующими данными.

Для реализации 7-мёрного гиперкубического вычислителя в каждом узловом процессорном элементе базового модуля достаточно иметь 4 канальных процессора для реализации узловых связей вместо 7, предусмотренных фирмой Интел. При использовании 7 канальных процессоров общая шина позволяет реализовать вычислитель со структурой 10-мерного гиперкуба, содержащего 32 базовых модуля или 1024 узловых процессорных элемента. В этом случае несомненно сохраняется свойство коммутационной среды настраиваться с помощью программ пользователей на другие топологии систем связей, такие как.сетки, кольца, деревья, что декларируется фирмой Интел относительно вычислителя ipse.

Системно-аппаратные интерфейсы являются одной из составляющих понятий архитектуры ВС. В структуре ВС с введенными процессорами ввода-вывода отметим интерфейсы четырех рангов:

- обмен информацией между ОП и процессорами (ЦП, ГВВ);

- управляющей информацией между ЦП и ПВВ;

- обмен меяду ПВВ и контроллерами;

- обмен мевду контроллерами ПУ.

На'классификацию интерфейсов влияют многие аспекты, например, структурные особенности, состав шин и сигналов, способ передачи данных, способ асинхронизаций передаваемой информации.

В заключении раздела дано описание и сравнительная характеристика перспективных машинонезависимых системных интерфейсов VME, /fuCrc Bus ¿Г

Анализ показал, что при совершенствовании структуры интерфейсов важным направлением является повышение пропускной способности магистрали интерфейса. Многие из указанных направлений совершенствования нашли воплощение в интерфейсе ВЫЕ.

В системах автоматизации научных исследований этот стандарт рассматривается как развитие и дополнение' к широко распространен ному стандарту КАМАК. Системные контроллеры на основе шины ВМЕ позволяют заменить на стандартной основе системный Ирейт для сис тем со многими вет-вями и объединить множество-ЭВМ в- систему; Для реализации многопроцессорных архитектур одним из наиболее эффективных является интерфейс-ВМЕ, обеспечивающий рациональное взаимодействие разнотипных ЭШ и переферийных устройств с минимальной аппаратной избыточностью.

Во второй главе рассмотрены методы формального описания протоколов информационного обмена.

Специфика апериодической реализации протоколов предполагает наличие единых формальных средств для решения проблем анализа к синтеза средств сопряжения. В процессе синтеза средств сопряжения необходим поэтапный анализ полученных на каждом шаге предста влений протокола. Сущность анализа протокола состоит в выяснении того, удовлетворяет ли поведение системы взаимодействующих объек тов своему описанию с точностью до определенных заданных допусти г<ых состояний системы.

¡Используемые методы-формального синтеза сетевых-протоколов,

в известной степени, ориентированы на реализацию последних программными и аппаратными средствами, основанными на традиционных синхронных и асинхронных принципах реализации устройств. Между тем, до сих пор нельзя выделить общепринятого способа описания интерфейсных протоколов. Обычно для этой цели используются неформальные . средства - временные диаграммы.

Показано, что для интерфейсных протоколов отсутствуют какие-либо способы анализа наличия как общих свойств (связность и так далее)', так и специфических свойств. В рамках структуры непосредственного взаимодействия объектов возможно два способа представления протокола в.виде пары локальных моделей объектов -участников'обмена, в виде модели среды взаимодействия объектов.

Выбор метода анализа корректности протокола зависит от используемого метода его формального представления. Наиболее распространенным для исследования протоколов, основанных на конечных или расширенных автоматах, сетях Петри и формальных грамматиках, является метод анализа достижимых состояний.

Предложено использовать при реализации интерфейса в качестве метамодели взаимодействия объектов управляемый асинхронный процесс. Показано, что для этапов исходного задания и анализа интерфейсного протокола наиболее удобным является формализм сетей Петри и сигнальных графов..Обосновано использование диаграмм Ма~ ллёра при переходе к аппаратной реализации интерфейсного протокола.

Рассмотрена целесообразность выполнения анализа полученных аппаратных решений протокола с помощью модели Маллера логической схемы в виде системы булевых уравнений.

В третьей главе рассмотрены основные принципы организации межмодульного взаимодействия на основе общего описания структур логического уровня интерфейса и взаимодействия модулей в режимах "один - один" и "один - всем". Варианты взаимодействия модулей рассматриваются для самосинхронных интерфейсов с передачей информации по параллельным каналам с использованием кодовой системы самосинхронизирующихся кодов.

В качестве структурной основы построения внутрисистемного интерфейса используется магистрально-модульная структура вычислительной систем.!. Организацию сопряжения, соответствующую этой си-

- е

стеме, называют интерфейс межмодульного обмена (ИМО).

Принцип декомпозиции ШЛО на уровне взаимодействия логического участника обмена (ЛУО) функциональных модулей системы является одним из основных при организации межмодульного взаимодействия.

Рассмотрен протокол взаимодействия "один - всем". При этом виде взаимодействия для протокола передачи информации нижнего уровня используется трехпроводная система линий управления. Протокол смены сигналов на этих линиях управления работает без временных ограничений на скорость реакции участников взаимодействия и предусматривает передачу в режиме Г-и .

Проектирование самосинхронного интерфейса представляет собой сложную задачу, на пути решения ко'торой возникает множество проблем. Одной из них является организация самосинхронного обмена данными медпу устройствами, взаимодействующими по принципу "ведущий - ведомый". Рассмотрены различные варианты организации взаимодействия источника и приемника информации при передаче по двунаправленной шине данных. Разработаны алгоритмы взаимодействия задатчика и исполнителя. При построении самосинхронного интерфейса процесс выбора исполнителя желательно выделить в отдел!: ный акт взаимодействия задатчика с потенциальными исполнителями. При этом для адресации исполнителей либо вводятся специальные' адресные линии, либо используются уже существующие линии интерфейсной шины в режиме ьультиплексирования.

В четвертой' главе на основе анализа трех основных принципов самосинхронных схем: независимости от задержек элементов, запрос - ответного согласования и сжатия запрос - ответных, пар в один сигнал, парафазного кодирования сигнала,- выявлены основные положительные факторы при реализации интерфейсных функций. К ним относятся:

- повышение быстродействия, т.к. в•самосинхронных схемах сс пряжения идентифицируются реальные моменты окончания переходных процессов, а средние задержки реальных элементов схем всегда меньше максимальных, на которые рассчитываются синхронные схемы;

- повышение надежности, обусловленное отсутствием "незавии мого" сигнала тактирования и устойчивостью к параметрическим отказам;

- повышение эффективности процедуры проектирования с помощью формальных методов анализа и синтеза схем.

На основе анализа принципов самосинхронных схем разработана методика логического проектирования самосинхронных элементов сопряжения, включающая следующие основные этапы.

I. Задание интерфейса на логическом уровне. Роль первого этапа возрастает при перехоре от одномагистральных системных интерфейсов (Uni Bus, Mufti BasT, И-41 и др.) к многомагистральным системным интерфейсам Mutii Bus , ВЫЕ, FAST Bus, РУТШ£вм\\ др., являющимся основой построения Интегрированных комплексов с архитектурой блочных сетей.

к. Анализ интерфейса. На этом этапе предлагается количественная оценка интерфейса, учитывающая выполнение основных интерфейсных функций по передаче и приему сообщений. В качестве возможного критерия оценки качества интерфейса используется его пропускная способность С -Jti,

где J - информативность передаваемого блока сообщений, определяемая как л/

Jl . - информативность сообщений t-ro типа в зависимости от числа слов данных т и их разрядности ft , v

Si - частоты появления посылок ¿-го типа, причем '¿с

N — число типов сообщений посылок, #

t - время, за которое осуществляется обмен t '^-¿i

i"

it - время,.соответствующее длительности посылок ¿-го типа.

Учет сложности оборудования будем проводить с использованием оценки с«= С//гг , где

Пх - общее количество шин интерфейса.

Оценкой, учитывающей'также и функциональные возможности интерфейса Fr , является его добротность'

Q * f(C*, Ft)

Добротность принимает максимальное значение для данного интерфейса в случае полного использования всех его возможностей, т.е. при согласовании длины и способа передачи информации, ко-

мани, функциональных возможностей и работы в самом быстром режиме.

Выбор интерфейса канала обмена определяется требованиями к систеш обмена по обеспечению пропускной способности, надежности, ремонтопригодности, расширяемости, минимизации состояний.

3. Задание подлежащих реализации интерфейсных функций. Анализ известных асинхронных интерфейсов межмодульного интерфейса показал, что ни один из них не может быть реализован на основе самосинхронного подхода без нарушения принятых стандартов. Поэтому можно ставить задачу лишь о построении самосинхронных аналогов этих интерфейсов.

4. Выбор формализма для описания интерфейса. Наиболее изучены модели "в изменениях" (сигнальные графы, диаграммы изменения), учитывающие особенности самосинхронной реализации.

5. Построение формальной модели протокола интерфейсных функций. Формальное описание поведения интерфейсных устройств в виде набора диаграмм изменений и получения из этой модели описаний устройств сопряжения участников обмена (задатчика и исполнителя).

6. Анализ поведенческих спецификаций. Сущность задачи анализа заключается в определении соответствия поведения системы взаимодействующих объектов своему описанию с точностью до заданных допустимых состояний систеш, а также проверке вышеопределенных свойств.

7. Коррекция спецификации с целью приведения ее с помощью уже известных методов синтеза ССЗС к. виду, допускающему самосинхронную реализацию.

8. Синтез элементов сопряжения в логических базисах. На этом этапе осуществляется выбор логического базиса и метода реализации интерфейсных функций по заданным поведенческим спецификациям.

Существует два основных подхода к синтезу самосинхронных элементов сопряжения. Первый подход предполагает наличие стандартного набора блоков. Структура этих блоков сложна, но для внешнего рассмотрения это не имеет значения, так как сигналы на выходах блоков изменяются только после окончания переходных процессов внутри них. Достоинствами этих штодов являются простота и универсальность. Недостатком является избыточность получаемых схемных решений, схема содержит дополнительные элементы для ото-

бражения динамики функционирования процесса.

Альтернативный подход к синтезу-ССЭС развивается в методах формального синтеза. Достоинством этого подхода является получение эффективных реализаций, а недостатком - высокая сложность применяемых процедур синтеза!.

В пятой" "глагГе ' на базе методики логического проектирования самосинхронных элементов сопряжения разработаны основные интерфейсные функции контроллера магистрали ВМЕ самосинхронным путем.

Проектирование интерфейсных контроллеров магистрали ВМЕ самосинхронным путем требует разграничения вопросов структурной декомпозиции, основанной на анализе протоколов обмена и прерывания, и логического синтеза схем по формальным спецификациям. В этом случае под самосинхронными элементами понимаются некоторые компоненты структуры контроллера, в которых решаются задачи функциональных преобразований (например, дешифрация адреса, выработка сигналов ошибки, выработка сигналов выбора исполнителя, анализ состояния сигнала прерывания и т.п.) и специальная управляющая логика для обеспечения корректного согласования этих компонент. Для проектирования функциональных элементов используются методы синтеза самосинхронных комбинационных схем с индикацией и элементов памяти, а для разработки схем управления возможно применение моделей описания асинхронных параллельных процессов. К таким моделям относятся сети Петри, сигнальные графы и диаграммы переходов состояний. При этом эти методы гарантируют корректность построения в смысле обеспечения независимости поведения схемы от задержек. Последнее свойство яиляется более сильным по сравнении со свойством отсутствия критических состояний?Следовательно, правильное применение методов такой схемной трансляции служит гарантией работоспособности схемы управления без излишнего моделирования, хотя последнее, естественно, не лишено смысла, исходя из Общих соображений проверки проекта,

В работе разработан функциональный.модуль с функциями ИСПОЛ-НИТЁЛЬ-ПРЕРНВАТЕЛЬ. Модуль имеет на стыке с магистралью следующие типы и количество входов/выходов: 7. одиночных входов (ЗУ5ЯЕ5£Т, 1АСК, WRITS, AS, LMJRD,DSo, I), 3 одиночных выхода {JACKOUTt STACK, BFfiR); 7 выходов запроса прерываний (7Л®*), 37 входов адреса и адресного модификатора (А01:31, АМ00:05) и 32 входа/вы-

- 1к -

хода данных (000:31),

В результате анализа функций ИСПОЛНИТЕЛЬ и ПРЕРЫВАТЕЛЬ "и учета структурных ограничений был разработан контроллер й определены основше сигналы, определяющие взаимодействие 'кйнтроЛЛе'ра с устройством ввода/вывода (см. рисунок).

Блок управления {АСОЫЩ и приемо-передатчики (75?) разрабатывались универсальными, т.е. независящими от типа 'контроллера. Построение блока дешифрации фС) выполнялось с учетом его 'возможного наращивания для более сложных вариантов обмена.

Сигналы стыка контроллера с шиной определяются с*ащшртом ВМЁ. Организация стыка контроллера с устройством основана на том, что передача, информации мелру шиной и устройством подчиняется логической последовательности обмена в заданном стандарте. Предполагается также, что устройство обладает достаточно "стандартным" набором регистров: регистр данных {(НЮ), регистр^ адреса Ш8А), регистр состояния {Я6$) и регистр режима {вбЯ). Последний предназначен для хранения информации о коде прерывания и адресном модификаторе.

Назначение сигналов стыка с устройством следующее: ¿¿700-31 - прием-передача данных или байта состояния; А01- адрес, принятый из магистрали;

- адрес, присвоенный устройстцу,; г- модификатор, присвоенный устройству; -приоритет, прерывания;

- унитарный код номера передаваемого байта;

- сопровождение операции;

- подтверждение операции;

- индикация ошибки устройства;

- ыбор исполнителя;

- выбор прерывателя;

- запрос прерывателя;

- направление обмена (чтение/запись); ЗУ$Я£Б£Т - системная начальная установка.

В работе рассмотрены методы проектирования схем и схемные решения для блока управления АСОМГЯ1 являющегося центральным функциональным звеном контроллера модуля ИСПОЛНИТЕЛЬ-ПРБРЫВАТЕЛЫ, В качестве иллюстрации применения принципов реализации еа-

иао.-51 1АМОО:05 СТ801:0Ъ

¡.исоо.-оз

1ДТАСК ¿В£М

• т

\Л/ЯП£

WMMA ПтвРЫВАНИЯ

штл оЗолужмялмиЯ

Рис. Структурная схема; хонтралл вро. „ Исгголииталь -прерыватель "

мосинхронных схем рассмотрен пример синтеза схемы выработки сигнала местной ошибки 275-СНЕСК и схемы управления синхронизации {ЗУМС-10аЩ. Особенностью схемы ¿¡¡5-СНЮК является применение специальной схемотехнической конструкции реализации булевых функций самосинхронным путем. Схема также содержит логические элементы, обеспечивающие индикацию установления спейсора и рабочего набора на парафазных входах, образованных специальным преобразователем однофазных кодов в иарафазные для переменных ЛВа,' двг, рл/ОйВ, Леи, являющихся аргументами функции ошибки £#/?.

Блок управления 6У#С- Ш61С реализован на основе стандартной структуры апериодической реализации кодирования на ^-триггерах. По графу кодирования строится матрица желательности на-аощетя состояний в одном блоке П-разбиения.

: • щ.ба* 1>

если существует переход между состояниями и а^-

Ф/ = 0 в противном случае.

р.'- блоки двубдочного подразбиения П, множества состояний кодирования.

Состояние ¿V объединяется с состоянием , если при-

надлежат различным блокам двубдочного разбиения.

Предложена'пр оцедура кодирования внутренних состояний : конечного автомата, ориентированная на стандартную реализацию апериодического автомата с памятью наЯв-триггерах.

В заключение отметим ряд особенностей ССЭС в целом с точки зрения быстродействия и надежности функционирования.

Для оценки быстродействия схем следует определить суммарную задержку, вносимую схемой при выполнении операций обмена данных. Поскольку шина передачи сообщения не является мультиплексной по адресу/данным, время на передачу адреса не расходуется, а шина ВМЕ является асинхронной, проблема длительности синхротакта отсутствует.

При расчете задержки всех формирующих сигналов и устройства при самосинхронной реализации (при передаче 32-разрядного слова) скорость обмена получилась равной 20 Мбайт/с.

Приведенные оценки быстродействия не являются предельными. Следует отметить, что схемы, не зависящие от задержек, требуют

увеличения затрат оборудования по обеспечению индицируемости всех элементов. В ряде случаев такой индицируеиостью в полном ойгьвш можно пожертвовать для достижения большего быстродействия.

В заключении форг^улируются основные результаты работы:

- обоснована целесообразность реализации вычислительных систем со сложными логическими связями мезцпу элементами (таких как гиперкуб) с использованием интерфейсов "общая шина", что позволяет сохранить свойство- коммутационной среды при меньших затратах оборудования на реализацию узловых связей;

- показано, что на этапах исходного задания и анализа интерфейсных протоколов наиболее удобными являются формализмы синельных графов и диаграмм Маллера;.

- разработана методика логического проектирования самосинхронных элементов сопряжения модулей с межмодульным интерфейсом;

- разработан интерфейсный контроллер в стандарте ВМЕ и описаны алгоритмы его работа с помощью сигнальных графов;

- разработан алгоритм минимизации кодирования функций перехода для стандартной апериодической реализации с элементом памяти на ^-триггерах.

Результаты работы позволяют повысить эффективность многопроцессорных ВС и комплексов за счет более рациональной организации' и построения интерфейсов, использующих принципы самосинхронизации.

Опубликованная работа по теме диссертации:

I; Гханем Ризек. Возможность реализации различных многопроцессорных структур, в том числе, и гиперкубических, с помощью интерфейсов типа общей шины//Изв..СПГЭТУ: Сб. науч. тр./Санкт-Петербургский гос. электротехн. ун-т.- СПб., .1992.-Вып.444.-С.78-83.

Подл. к пвч» Н.05.93. формат 60х841Лб. Офсетная печа' Печ. л. 5 уч.-изд. л. Тираж 100 экз. Зак. №96.

Ротапринт. С.-ПбГЭТУ 197376»Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, 5