Введение к работе
Система ввода-вывода специализированного символьного процессора представляет собой совокупность средств связи и обменов символьного процессора и используется для связи процессора с внешним миром. Система предназначена для повышения производительности при выполнении программ симзольной обработки. В диссертационной работе исследована задача построения системы ввода-вывода символьного процессора в условиях ограниченного набора ресурсов и разработан метод организации управления вводом-выводом символьного процессора, подключен-ного к универсальной ЭВМ. Работа выполнена в связи с созданием рефал-процессора ЕС2702, эксплуатирущегося в Институте прикладной математики имени М. В. Келдыша АН СССР.
За основу входного языка процессора был взят Рефал-2, представляющий собой установившийся вариант рефала. Для ввода-вывода во входном языке процессора используется последовательный . метод доступа с очередями. Причем, в рефале отсутствуют средства для работы с аппаратурой. Представляется оправданным не вводить их и не перегружать язык, а использовать для работы с аппаратурой звода-вывода микропрограммные средства.
Актуальность темы. При решении задач средствами вычислительной техники значительная роль принадлежит символьным преобразованиям. Отечественная и зарубежная практика доказывает, что эффективным направлением дальнейшего развития символьной обработки является создание специализированных процессоров. Неотъемлемой частьо разработки такого процессора является создание системы ввода-вывода, обеспечивавшей связь
символьного процессора с внешним миром и организацию эффективного управления вводом-выводом.
Создание системы происходило в условиях ограниченного набора ресурсов: это - ограничение объема управляющей памяти, выделяемой на рефал-процессоре для реализации ввода-вывода, и отсутствие собственных внешних устройств. Решение этой задачи потребовало проведения соответствующих исследований. Был проанализирован спектр возможных подходов к организации взаимодействия процессора с внешним миром. В итоге установлено, что при ограниченном наборе ресурсов целесообразно подключить символьный процессор к универсальной ЭВМ, например ЕС, и использовать ее внешние устройства. Соответс-твувшй вариант рефал-процессора был реализован на макете. У него была своя оперативная память и он имел микропрограммное управление. По сравнению с программными рефал-системами производительность при выполнении символьных преобразований возросла, примерно, на порядок Сс учетом поправок на сопоставимость оборудования). Недостаток этого варианта заключался в том, что построенная на ЭВМ система ввода-вывода оказалась малоэффективной при работе с символьным процессором. Для задач с интенсивным вводом-выводом время выполнения программы начинало увеличиваться Синогда в несколько раз). Неэффективность связана со значительными накладными расходами по времени, затрачиваемыми на ЭВМ.
Постановка задачи. Задача состояла в том, чтобы исследовать управление обменами в вычислительном комплексе, содержащем универсальную ЭВМ и символьный процессор. С учетом полученных результатов требовалось обосновать как распределение функций управления между ЭВМ и символьным процессором.
так и введение (при необходимости) новых функций и средств управления обменами.
Надо отметить, что эту задачу приходилось начинать решать в условиях, когда не было ни подходящих разработок, ни критериев того, как строить систему ввода-вывода, функционирующую на символьном процессоре. В итоге проведенного исследования был выявлен ряд проблем.
Первая проблема вызвана тем, что выполнение действий по управление и осуществлении ввода-вывода допустимо как на ЭВМ, так и на символьном процессоре. Поэтому необходимо было предложить решения по эффективному отображение функций ввода-вывода на архитектуру комплекса, содержащего ЭВМ и символьный процессор, и определить набор требований к системе ввода-вывода, функционирующей на процессоре.
Вторая проблема заключена в том, что хотя ЕС ЭВМ предоставляет в готовом виде ряд фирменных средств для работы с внешними устройствами, однако это не обеспечивает эффективной работы с символьным процессором. Следовательно, требовалось разработать способ и средства управления, ориентированные на эффективную реализацию обменов процессора с ЭВМ.
Третья проблема связана с использованием микропрограммных средств. Целесообразно использовать их не только для работы с аппаратурой, но и для того, чтобы систему ввода-вывода на символьном процесоре реализовать полностью микропрограммно. Целесообразность такой реализации объясняется эффективной интерпретацией микрокодов.
Решение перечисленных проблем дается на примере специализированного символьного процессора ЕС2702, подключенного к ЕС ЭВМ.
Цели диссертационной работы состоят в следующем.
-
Определить основные требования к системе ввода-вывода процессора ЕС2702.
-
Разработать способ и средства управления вводом-выводом символьного процессора.
-
Выполнить проектирование системы ввода-вывода и микропрограммно реализовать ее на процессоре ЕС2702.
Научная новизна и практическая значимость работы состоят в следующем.
-
Определен набор требований к функционированию средств связи и обменов символьного процессора и выработан подход к созданию системы ввода-вывода при ограниченном наборе ресурсов.
-
Разработан и реализован метод управления, обеспечивающий эффективное выполнение процессов ввода-вывода символьного процессора. Сделано описание системы pi языке уровня регистровых передач.
-
Осуществлена микропрограммная реализация системы ввода-вывода на процессоре ЕС2702. Получен опыт по созданию системы ввода-вывода символьного процессора.
Апробация и публикации. Основные результаты диссертационной работы докладывались на объединенном семинаре в Институте прикладной математики имени М.В. Келдыша АН СССР, По теме диссертации опубликовано шесть печатных работ, список которых приведен в конце автореферата.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Общий объем
*
диссертации -116 страниц, из них основного текста - 111 страниц. Список литературы включает 41 наименования.
