Реклама

Наш канал:

Таненбаум Э.- Архитектура компьютера. стр.439

Помимо CoreConnect, существуют и другие архитектуры встраиваемых в микросхему шин. В частности [67], но популярности ей ничем не уступает шина АМВА

(Advanced Microcontroller Bus Architecture — расширенная шинная архитектура для микроконтроллеров). Несколько менее популярны [116, 157] шины VCI (Virtual Component Interconnect — взаимодействие виртуальных компонентов) и OCP-IP (Open Core Protocol-International Partnership — международный консорциум по открытому протоколу ядра). Впрочем, встроенные в микросхему шины — это только начало; уже сейчас проектируются целые сети на одной микросхеме [22].

Поскольку производителям микросхем не удается постоянно повышать тактовую частоту из-за проблем, связанных с тепловыделением, разработка однокристальных мультипроцессоров становится крайне актуальной. Дополнительные сведения по этой теме можно получить в [43, 102, 120, 123, 129, 172].

Сопроцессоры

Разобравшись с методами реализации внутрипроцессорного параллелизма, рассмотрим варианты повышения быстродействия компьютера за счет введения второго, специализированного, процессора. Такие сопроцессоры очень разнообразны, в том числе по масштабу. В мэйнфреймах IBM 360 и во всех последующих моделях этой линейки для ввода-вывода предусмотрены независимые каналы. В составе CDC 6600 было 10 независимых процессоров, отвечавших за ввод-вывод. Другая область применения сопроцессоров — обработка графики и арифметические операции с плавающей точкой. Даже микросхему DMA можно рассматривать как сопроцессор. Иногда процессор передает сопроцессору на исполнение команду или набор команд; в иных случаях сопроцессор действует независимо и выполняет собственные команды.

Конструктивно сопроцессоры могут быть выполнены в отдельном корпусе (пример — каналы ввода-вывода IBM 360), в виде подключаемой платы (как в сетевых процессорах) или установлены на основной микросхеме (таковы сопроцессоры для обработки чисел с плавающей точкой). Как бы то ни было, все эти варианты объединяет подчиненная роль сопроцессора по отношению к основному процессору. Далее мы рассмотрим несколько областей, в которых применение сопроцессоров приводит к ощутимому повышению быстродействия, в том числе сетевую поддержку, обработку мультимедийных данных и криптографию.

Сетевые процессоры

Большинство современных компьютеров подключены к локальной сети или Интернету. В результате технологического прогресса в области сетевого оборудования передача данных в сетях сегодня происходит так быстро, что программно обрабатывать все входящие и исходящие данные становится все сложнее. В связи с этим разрабатываются специальные сетевые процессоры, предназначенные для обработки трафика, и ими уже сегодня оснащаются многие профессиональные вычислительные системы. В этом подразделе мы вкратце напомним основы организации сетей и обсудим принципы работы сетевых процессоров.

Основные сведения о сетях

Вычислительные сети подразделяются на два основных вида: локальные сети (Local Area Networks, LAN) соединяют компьютеры, расположенные в одном помещении или здании, а глобальные сети (Wide Area Networks, WAN) связывают компьютеры, находящиеся на значительном расстоянии друг от друга. Наиболее популярный тип локальных сетей называется Ethernet. Первоначально простая сеть Ethernet состояла из толстого кабеля, к которому с помощью устройства под ироничным названием зуб вампира (vampire tap) подводились провода от входящих в сеть компьютеров. В современных сетях Ethernet компьютеры подключаются к центральному коммутатору (он показан справа на рис. 8.11). В первых версиях Ethernet скорость передачи данных ограничивалась значением 3 Мбит/с, а в первой коммерческой версии она увеличилось до 10 Мбит/с. Впоследствии появились версии Fast Ethernet и Gigabit Ethernet со скоростями передачи 100 Мбит/с и 1 Гбит/с соответственно. Не так давно выпущена коммерческая версия со скоростью 10 Гбит/с, а в недалеком будущем скорость возрастет до 40 Гбит/с.