Транспьютеры

Одновременно фирма Inmos на базе IMS В004 начала поставлять специальную инструментальную систему TDS (транспьютерную систему разработки), которая позволяла разрабатывать и отлаживать транспьютерные программы, используя при этом доступ к программным и аппаратным ресурсам персонального компьютера. В систему входили: компилятор языка Оккам, компоновщик программ, отладчик, редактор, библиотека подпрограмм для работы с плавающей арифметикой и т.д.

Были также разработаны и начали поставляться компиляторы с языков программирования Си, Паскаль и Фортран, работающие с транспьютерной платой.

Основное преимущество транспьютерных элементов однако состоит не в индивидуальном их применении в качестве отдельных процессоров, а в построении на их основе многопроцессорных сетевых архитектур. Имея несколько транспьютеров, можно соединять их в транспьютерные сети различной архитектуры (рисунок 4.1).

 

Рисунок 4.1 - Транспьютерные сети

 

Учитывая это обстоятельство, фирма Inmos начала выпускать двойные европлаты с несколькими транспьютерами. Наибольшее распространение получила плата IMS В003 с четырьмя транспьютерами Т414 или Т800 и 256 Кбайт локальной оперативной памяти на каждый транспьютер. Эта плата позволяла иметь уже небольшую транспьютерную сеть. Использование нескольких таких плат давало возможность расширять сеть. Для этих целей фирма выпустила конструктив с блоком питания и охлаждением, вмещающий 10 плат, т.е.40 транспьютеров. Получение различных структур сетей осуществлялось вручную с помощью специальных кабельных перемычек, соединяющих платы. Можно было увеличить размеры сети, подключая дополнительные конструктивы с транспьютерными платами, В системе ITEM 400 используется 40 транспьютеров T414-20, обеспечивающих общее быстродействие до 400 Мипс, а в системе ITEM 4000 - сорок транспьютеров Т800-20 с общим быстродействием 60 Мфлопс. В качестве системы разработки и терминала для ITEM используется персональный компьютер фирмы IBM с платой В004. Отладка и компиляция программы на языке Оккам производится на этом компьютере, а затем откомпилированная программа по кабелю со скоростью 10 Мбит/с загружается в систему ITEM и там обрабатывается в параллельном режиме на сети транспьютеров. Результаты расчетов перекачиваются в персональный компьютер для представления пользователю.

Эти разработки фирмы Inmos не могли остаться незамеченными другими фирмами. Так как транспьютеры стали доступными на рынке, ряд фирм начали на их основе выпускать однотранспьютерные и многотранспьютерные платы.

Среди этих фирм большого успеха добилась американская фирма Mikroway Inc., которая в 1987 г. выпустила сначала плату для PC AT (XT) с одним транспьютером и 2 Мбайтами оперативной памяти (Monoputer - Монопьютер), а затем с четырьмя транспьютерами и 1 или 2 Мбайтами оперативной памяти на транспьютер (Quadputer - Квадпьютер).

Выше отмечалась необходимость в ряде задач изменять структуру многопроцессорной сети. Для автоматической реализации такого требования фирма Inmos разработала специальный координатный коммутатор С004 с 32 входами и 32 выходами, позволяющий с помощью программного управления переключать в любом порядке 32 своих входа и выхода, обеспечивая скорость передачи данных 20 Мбит/с. Коммутатор реализован в виде интегральной схемы в керамическом корпусе размером 27х27мм с 84 выводами. Одна схема позволяет производить изменение структуры сети, содержащей до 8 транспьютеров. Для сетей с большим числом процессорных элементов на основе С004 строятся специальные каскадные схемы коммутаторов.

С целью получения конструктивной гибкости транспьютерных систем фирма Inmos предложила модульную систему TRAMS (TRAnsputer Modules - транспьютерные модули). Система состоит из базовых плат со стандартными разъемами на плате и набора транспьютерных модулей, размещаемых на этих платах. На базовой плате В008 для персонального компьютера PC XT или AT имеется коммутатор С004, управляемый транспьютером Т212, а также десять свободных мест для размещения транспьютерных модулей.

Транспьютерные модули содержат по одному транспьютеру (Т414 или Т800) и отличаются друг от друга емкостью оперативной памяти (от 320 Кбайт до 8 Мбайт на модуль). В зависимости от емкости памяти модуль может занимать от одного до восьми посадочных мест на базовой плате.

Таким образом, в зависимости от требований, предъявляемых решаемой задачей, пользователь имеет возможность с помощью различных модулей выбрать необходимые аппаратные средства (число транспьютеров и емкость локальной оперативной памяти на каждый транспьютер), а с помощью коммутаторов С004 и необходимую архитектуру сети транспьютерных элементов.

Специальные транспьютерные платы применяются в системах автоматизированного проектирования для обеспечения графических дисплеев повышенного разрешения и для быстрого выполнения некоторых трудоемких вычислительных алгоритмов.

Несколько американских и японских фирм использовали транспьютер в новом контроллере для лазерного принтера, что позволило увеличить скорость печати в 2-4 раза. Проводятся многочисленные исследования по применению транспьютерных элементов и сетей в системах управления двигательными установками, в быстродействующих роботах-манипуляторах, в системах цифровой коммутации и связи. На рисунке 4.2 показана схема системы обработки изображений, предложенная западногерманской фирмой Parsytec. В качестве основной магистрали используется известная шина VME, а центрального процессора - микропроцессор MG 68020 фирмы Motorola. Под управлением MC 68020 видеоинформация через интерфейсный контроллер со скоростью 20 Мбит/с подается на сеть транспьютерных элементов, где происходит ее параллельная обработка. По окончании обработки вырабатывается управляющий сигнал, который через специальный интерфейсный контроллер поступает на промышленную магистраль (например, SMP фирмы Simens). К этой магистрали могут подключаться различные прикладные системы, в частности промышленные роботы.

 

Рисунок 4.2 - Схема системы обработки изображений

 

Создание ускорителей для персональных компьютеров и микроЭВМ на базе транспьютерных элементов не могло не привести к появлению транспьютерных персональных компьютеров или рабочих станций.

Общая структура подобного компьютера показана на рисунке 4.3 В качестве центрального и графического процессоров, а также контроллера дисковой памяти используются транспьютеры, работающие параллельно. При необходимости для увеличения мощности отдельных процессоров вместо одного транспьютера можно применить сеть из нескольких транспьютеров.

 

Рисунок 4.3 - Общая структура транспьютерного компьютера

 

В 1987 г. известный изготовитель персональных компьютеров американская фирма ATARI объявила о начале поставок нового персонального компьютера ABAQ, где в качестве центрального процессора используется транспьютер Т800 с 4 Мбайт оперативной памяти и 1 Мбайт специальной видеопамяти. В корпусе машины имеются разъемы для размещения дополнительных четырех плат с 16 транспьютерами Т800.

К сожалению, новая машина не смогла пробиться на рынок персональных компьютеров. За последующие два года было продано лишь около 200 этих машин. Фирма ATARI полицензионным соображениям была вынуждена также заменить название ABAQ на другое - "Транспьютерная рабочая станция Атари" (ATARI Transputer Workstation - ATW). Несмотря на указанные неудачи, фирма ATARI продолжала рекламировать и совершенствовать эту машину.

Летом 1988 г. на ежегодной выставке персональных компьютеров в Лондоне фирма Microway представила свой вариант персонального компьютера на транспьютерах, получивший название "Мультипьютер" (Multiputer). Компьютер использует системную магистраль PC AT, к которой подключаются 14 плат. Три платы заняты 32-разрядным процессором Intel 80386 с оперативной памятью, контроллером накопителя на жестких дисках фирмы Western Digital и графическим контроллером EGA. Остальные 11 плат выбираются пользователем из перечня транспьютерных плат, предлагаемых фирмой Microway. Haпример, подобный набор может состоять из платы монохромной графики высокого разрешения на 1280х1024 точек со специальным транспьютерным графическим контроллером - видеопьютером, четырех плат с 9 транспьютерами Т800 на плате, пяти плат с 6 транспьютерами на плате и одной однотранспьютерной платы - монопьютера. В целом указанный вариант машины содержит 67 транспьютеров. Как и в ПК ATW, в "Мультипыотере" используется ОС Helios.

Кроме применения в персональных компьютерах, транспьютеры начали использоваться как основные строительные блоки в суперЭВМ. На Ганноверской ярмарке (ФРГ) в марте 1988 г. фирма Parsytec представила две модели супер-ЭВМ, получивших название Megaframe SuperCluster. Одна из этих машин - "Модель 64" содержит 64 процессора типа Т800 (или Т414) и 256 Мбайт оперативной памяти, другая - "Модель 256" включает 256 транспьютеров типа Т800 и оперативную память емкостью 1 Гбайт. Пооценкам представителей фирмы Parsytec, "Модель 256" обеспечивает быстродействие в 2560 Мипс для целочисленных скалярных операций и 384 Мфлопс для операций с плавающей точкой.

Следует отметить, что одна из самых современных супер-ЭВМ Cray XMP американской фирмы Cray Research Inc. имеет пиковую производительность в 256 Мфлопс, т.е. меньше чем "Модель 256". К этому следует добавить, что стоимость машины "Модель 256" на порядок меньше стоимости машины Cray ХМР.

 

Литература

 

1. "Все о компьютерных играх и сети интернет" [Электронный ресурс]. - 2011. - Режим доступа: http://fullnokia.ru/

2. "ВикипедиЯ - свободная энциклопедия" [Электронный ресурс]. - 2014. - Режим доступа: http://wikipedia.org/

. "Банк рефератов" [Электронный ресурс]. - 2013. - Режим доступа: http://www.akt-zakon.ru/

. "Транспьютеры. Компьютеры и программы." [Электронный ресурс]. - 2012. - Режим доступа: http://progdos.ru/