В МП-совместимой системе используется по одному ло­кальному блоку на процессор. Число блоков ввода-вывода должно быть не менее одного.

Чтобы обеспечить расширение функций и внесение измене­ний в будущем, архитектура APIC определяет только программ­ный интерфейс блоков APIC. Разные версии протоколов APIC могут быть реализованы с разными протоколами шины и специ­фикациями электрических сигналов.

Режимы прерывания.

В спецификации определены три ре­жима прерывания:

1. Режим PIC эффективно обходит все компоненты APIC и заставляет систему функционировать в однопроцессорном ре­жиме.

2. Режим виртуальной линии — использует APIC как вирту­альную линию, в остальном совпадает с режимом PIC.

3. Режим симметричного ввода-вывода — позволяет рабо­тать с многими процессорами.

Первые два режима обеспечивают совместимость с PC/AT. В МП-совместимой системе должен быть реализован хотя бы один из этих режимов. ОС многопроцессорной системы загру­жается в одном из РС/АТ-совместимых режимов. Затем ОС переключается в многопроцессорный режим. В этом режиме требуется функционирование хотя бы одного блока ввода-вы­вода APIC. Прерывания ввода-вывода генерируются контрол­лером блока ввода-вывода. Все линии прерывания или замас­кированы, или работают вместе с блоком ввода-вывода в сме­шанном режиме. Блок ввода-вывода имеет вход прерываний общего назначения, который можно программировать индиви­дуально для различных режимов работы. Распределение ли­ний прерывания ввода-вывода делается конкретно для каждой системы.

Распределение системы прерываний на локальном блоке APIC.

Данный блок имеет два входа прерываний общего назна­чения, зарезервированных для системных прерываний. Эти вхо­ды можно программировать индивидуально для различных ре­жимов работы.

Для обеспечения совместимости с PC/AT загрузочный про­цессор должен поддерживать DOS-совместимое исполнение операций с плавающей запятой при работе в каждом из РС/АТ-совместимых режимов.

Отображение памяти APIC.

В согласованной МП-системе все контроллеры APIC должны быть реализованы как описан­ные в памяти устройства ввода-вывода. Базовые адреса APIC находятся в верхней части адресного пространства памяти. Все локальные блоки отображаются в одних и тех же адресах, кото­рые не подлежат коллективному использованию, а используют­ся каждым процессором индивидуально.

Напротив, контроллеры ввода-вывода отображаются так, чтобы обеспечить их совместное использование всеми процессо­рами, т.е. полную симметричность доступа.

Разработчики системы должны определить идентификацию локальных блоков и гарантировать уникальность их идентифи­каторов. Используются два пути задания идентификаторов: при помощи аппаратных средств и при помощи BIOS с поддержкой аппаратных средств.

Таймеры интервалов.

Локальные блоки содержат 32-бит­ный программируемый таймер с двумя независимыми входами. Таймеры блока ввода-вывода имеют один вход.

Поддержка перезагрузки.

Для приведения всех систем компьютера в начальное состояние требуется возможность пе­резагрузки системы. В системе может выполняться «жесткая» перезагрузка, которая устанавливает все компоненты системы в начальное состояние. «Жесткая» перезагрузка производится при включении питания или при нажатии кнопки RESET на пе­редней панели.

«Мягкая» загрузка только частично инициализирует про­цессор. При использовании такой перезагрузки не происходит потери обрабатываемой информации, то есть система ожидает окончания выполнения цикла, а также не сбрасывает содержа­ние кэшей и регистров с плавающей запятой. Такой тип переза­грузки может выполняться на процессорах типа Pentium, но не Intel 486.

Мягкая загрузка одного из процессоров — одна из основных функций в МП-системе, наряду с включением и выключением. С ее помощью BSP-контроллер может выборочно инициализи­ровать АР-контроллер для последующего включения в работу или восстановления АР-контроллера после непоправимой сис­темной ошибки. Такого рода перезагрузка должна иницииро­ваться программными средствами.

Начальное состояние системы — это состояние до передачи управления от BIOS операционной системе.

Таблицы конфигурации МП-систем

ОС должна иметь доступ к информации о конфигурации МП-системы. В спецификации предусмотрено два метода пере­дачи этой информации в ОС: минимальный, позволяющий за­дать конфигурацию посредством выбора одного ив нескольких подразумеваемых наборов значений параметров аппаратуры; и максимальный, обеспечивающий высокую гибкость при проекти­ровании аппаратных средств благодаря возможности произ­вольных установок.

На рис, 3. показана общая схема структур данных, определя­ющих конфигурацию МП-системы. Используются две структу­ры данных:

Структура указателя переходов.

Эта структура содержит указатель физических адресов в таблице конфигурации и дру­гие характеристики МП-системы.

Таблица конфигурации МП-системы.

Эта таблица не явля­ется обязательной. Она содержит точную информацию о кон­троллерах APIC, процессорах, шинах и прерываниях. Она со­держит заголовок, за которым следует множество записей раз­личных типов. Формат и длина каждой записи определяются ее типом. Если таблица конфигурации присутствует, она хранится или в системной части оперативной памяти, или в ROM BIOS.

Первый байт каждой записи идентифицирует тип записи. Каждый тип записи имеет фиксированную длину. Описания ти­пов записей: процессор, шина, блок ввода-вывода. Распределе­ние прерываний ввода-вывода, распределение локальных пре­рываний.

Спецификация по умолчанию определяет несколько конфи­гураций МП-систем. Цель этих установок в том, чтобы упрос­тить проектирование BIOS. Если система соответствует одной из конфигураций, заданных по умолчанию, BIOS не должен обеспечивать таблицу конфигурации МП-системы. ОС будет содержать такую таблицу внутри себя.

Типы конфигураций системы, заданные по умолчанию, определяются байтом 1 информации о свойствах МП-систе­мы, которая является частью Структуры указателя перехо­дов. Чтобы система поддерживала конфигурацию, заданную по умолчанию, система должна поддерживать два процессо­ра и отвечать еще ряду требований. Всего имеется 7 типов си­стемы, задаваемых по умолчанию. В них задаются следую­щие поля: число процессоров, тип используемых в системе шин; тип контроллеров APIC; варианты; заложена схема МП-системы.

Функции BIOS в МП-системе.

В зависимости от многопро­цессорных компонентов в МП-системе BIOS может иметь сле­дующие дополнительные функции:

1. Перевод АР в «спящий» режим, так чтобы они не пыта­лись исполнять те же коды BIOS, что и BSP. Это необходимо, поскольку коды BIOS обычно не предназначены для мультиоб­работки.

2. Инициализация контроллеров APIC и других МП-компо­нент.

3. Создание таблицы конфигурации МП-системы.

Унифицированные ОС нового поколения для SMP-систем

Возрастающие требования к произво­дительности средств обработки данных обусловливают все большее распростране­ние симметричных мультипроцессорных компьютеров (SMP), в том числе и на основе процессоров Pentium. Цель создания SMP-платформ — обеспечение возможности на­ращивания производительности путем до­бавления процессоров без изменения при­ложений.