Multiprozessorsysteme

Technische Systemprodukte sind heutzutage ohne den Einsatz von Mikroelektro nik und Mikroprozessoren nicht mehr vorstellbar. Der Mikroprozessoreinsatz reicht dabei von spezialisierten Einzelprozessoren, wie z.B. Microcontrollern, bis zu großen Prozessorsystemen, bei denen viele Prozessoren eine Gesamtaufgabe gemeinsam be arbeiten (Multiprozessoren). Im Rahmen einer seit nunmehr drei Jahren durchge führten Lehrveranstaltung wird versucht, in Ergänzung einer Mikroprozessorgrund ausbildung, moderne Mikroprozessor-und Rechnertechnologie zu vermitteln. Dabei liegt der Schwerpunkt nicht bei Hochleistungsrechnern für numerische Anwendun gen. Ziel ist vielmehr das Rechnersystem als Teil von technischen Systemen, wie z.B. Prozeßsteuer- und -überwachungssysteme, Maschinen- und Robotersteuerungen, Verkehrsleitsysteme, Meßsysteme, diagnostische Systeme der Medizintechnik oder Systeme der digitalen Kommunikationstechnik. Die Entwicklung solcher Multiprozessorsysteme muß mit der Lösung von Archi tekturproblemen starten und auf der Basis eines soliden Grundwissens über Imple mentierungsaspekte zur Realisierung des Entwurfsziels gelangen. Die durchgeführ te Lehrveranstaltung folgt diesem Top-Down-Ansatz. Da hierfür kaum Lehrbücher verfügbar sind, wurden den Studenten ursprünglich Arbeitsunterlagen zur Selbstver vielfältigung zur Verfügung gestellt. Aus ihrem Wunsch, den Lehrveranstaltungsstoff nacharbeiten zu können, entstand ein rudimentäres Manuskript, das zu dem vorlie genden kleinen Buch ausgebaut wurde.

Klappentext

Technische Systemprodukte sind heutzutage ohne den Einsatz von Mikroelektro­ nik und Mikroprozessoren nicht mehr vorstellbar. Der Mikroprozessoreinsatz reicht dabei von spezialisierten Einzelprozessoren, wie z.B. Microcontrollern, bis zu großen Prozessorsystemen, bei denen viele Prozessoren eine Gesamtaufgabe gemeinsam be­ arbeiten (Multiprozessoren). Im Rahmen einer seit nunmehr drei Jahren durchge­ führten Lehrveranstaltung wird versucht, in Ergänzung einer Mikroprozessorgrund­ ausbildung, moderne Mikroprozessor-und Rechnertechnologie zu vermitteln. Dabei liegt der Schwerpunkt nicht bei Hochleistungsrechnern für numerische Anwendun­ gen. Ziel ist vielmehr das Rechnersystem als Teil von technischen Systemen, wie z.B. Prozeßsteuer- und -überwachungssysteme, Maschinen- und Robotersteuerungen, Verkehrsleitsysteme, Meßsysteme, diagnostische Systeme der Medizintechnik oder Systeme der digitalen Kommunikationstechnik. Die Entwicklung solcher Multiprozessorsysteme muß mit der Lösung von Archi­ tekturproblemen starten und auf der Basis eines soliden Grundwissens über Imple­ mentierungsaspekte zur Realisierung des Entwurfsziels gelangen. Die durchgeführ­ te Lehrveranstaltung folgt diesem Top-Down-Ansatz. Da hierfür kaum Lehrbücher verfügbar sind, wurden den Studenten ursprünglich Arbeitsunterlagen zur Selbstver­ vielfältigung zur Verfügung gestellt. Aus ihrem Wunsch, den Lehrveranstaltungsstoff nacharbeiten zu können, entstand ein rudimentäres Manuskript, das zu dem vorlie­ genden kleinen Buch ausgebaut wurde.

Inhalt
1 Einführung.- 1.1 Motivation und Anwendungsgebiete.- 1.2 Rechnerarchitekturen und Verbindungsstrukturen.- 1.3 Literatur.- 2 Systemzuverlässigkeit.- 2.1 Einführung.- 2.2 Anforderungen und Realisierungsprinzipien.- 2.3 Beispiele.- 2.4 Literatur.- 3 Konzepte der Parallelverarbeitung.- 3.1 Multitasking als Entwurfsmethode.- 3.2 Hilfsmittel.- 3.3 Literatur.- 4 Leistungsabschätzung.- 4.1 Einführung.- 4.2 Leistungsanalyseeng gekoppelter Multiprozessorsysteme.- 4.3 Maßnahmen zur Leistungssteigerung.- 4.4 Literaturverzeichnis.- 5 Cache Speicher.- 5.1 Funktionsprinzip.- 5.2 Andere Cache Strukturen.- 5.3 Cache Speicher in eng gekoppelten Multiprozessorsystemen.- 5.4 Cache Performance.- 5.5 Literaturverzeichnis.- 6 Multiprozessor-Busse.- 6.1 Einführung.- 6.2 Busprotokolle.- 6.3 BUS-Belegungsverfahren.- 6.4 Arbitrierung.- 6.5 Literaturverzeichnis.- 7 Beispiele für Standard-Busse.- 7.1 Einführung.- 7.2 Der MULTIBUS I.- 7.3 Der VMEbus.- 7.4 Literaturverzeichnis.- 8 Mikroprozessoren I: Die 680xx-Familie.- 8.1 Einführung.- 8.2 Hardware-Eigenschaften.- 8.3 Software-Eigenschaften.- 8.4 Literaturverzeichnis.- 9 Mikroprozessoren II: Transputer.- 9.1 Einführung.- 9.2 Die Rechnerorganisation.- 9.3 Die Prozessorarchitektur.- 9.4 Parallelverarbeitung.- 9.5 Literatur.- 10 Speicherverwaltung und Speicherschutz.- 10.1 Einführung.- 10.2 Speicherschutzmaßnahmen (1).- 10.3 Speicherverwaltung.- 10.4 Virtueller Speicher.- 10.5 Literatur.- 11 Eine Fehlertolerante Rechnerarchitektur.- 11.1 Einführung.- 11.2 Informationskodierung durch Block-Codes.- 11.3 Anwendung des Codes.- 11.4 Literatur.- 12 Betriebssysteme.- 12.1 Einführung.- 12.2 Grundaufgaben von Betriebssystemen.- 12.3 Betriebssystemauswahl.- 12.4 Literatur.- Stichwortverzeichnis.