- Архитектуры ЭВМ новых поколений
Лекция №2
Разработка вычислительных систем нового типа, ориентирована на обработку символьной информации и реализацию этих функций Интел идей по 2-м направлениям ?? ????????????
1. Разработка параллельных архитектур типа
- Control flow – управление потоком команд
- Data flow – управление потоком данных
2. разработка спецпроцессоров
- традиционные машины, но со спец командами для работы со строками и со списками
- спецпроцессоры, ориентированные на язык высокого уровня в качестве входного языка
В основном это машины ориентированные на языки типа Лисп, Пролог.
Рекомендуемые материалы
Процессоры такого типа относятся к машинам класса CISC (Complex Instruction Set Computer) т.е. их внутренний язык более сложен чем у ???????? машин.
Последнее время распространение получили и RISC процессоры (Reduced Instruction Set Computer).
4 основные задачи решаемые спец?????????????????? За счет введения дополнительной аппаратуры и ?????
1. Частый вызов функций
2. Организация доступа к переменным
3. Реализация операций просмотра и преобразования элементов списка и их ?????
4. управление памятью
Есть и другие подходы, характерные для символьных процессоров.
- Оптимизация программ при их компиляции
- Выбор эффективной формы представления программ (параметры вызываемые по необходимости, задержанное выполнение программ)
- Конвейерное выполнение команд в процессоре
- Использование специальных схем прерываний по программируемым условиям
- Специальная организация АЛУ, сдвиговых регистров и устройств маскирования разрядов
- Специальные алгоритмы, сокращающие количество подкачек листов при работе со списками, ????? в виртуальной памяти
- Использование значительно большего объема КЭШа
- Повышение компактности представления данных
- Использование векторов при реализации списков
Для реализации вычислительных систем, использующих другие языки или не ориентированные на определенный язык, использующий возможности распараллеливания, который реализуется аппаратно или программно.
Для обработки изображения и речи используются архитектуры процессоров типа SIMD и MIMD (Single Instruction Multiple Data). Универсальные команды замедляют обработку.
Путем введения специфических процессорных элементов и межпроцессорных связей. Специализация таких процессоров усилилась.
Архитектуры ЭВМ новых поколений
Почти все современные машины стали мультипроцессорными. Количество процессоров от 1 до десятков тысяч.
Однако по мере увеличения числа процессоров их сложность уменьшается.
В мультипроцессорных системах применяются различные схемы соединений: общая шина, гипер-куб, омега-сеть и др.
Частая ситуация: процессоры универсальны, а схемы организации и коммутации оперативной памяти специализированны под определенную задачу.
Машина 655366 процессор 1 разрядный 1 млрд. операций/сек
В настоящее время 4-разрядные процессоры до 65 тыс.
Другой вариант архитектуры, когда специализированная машина соединена с супермашиной, выполняющей расчеты.
В таких случаях специализированная машина проводит оптимизацию вычислений эксперимента.
Наибольшее распространение получили процессоры с RISC архитектурой.
Есть специализированные процессоры Transputer входной язык которых Оккам. Этот язык позволяет программировать параллельные процессы.
Рекомендуем посмотреть лекцию "Лекция 11.1".
На транспьютерах строят системы для обработки изображений, речи и системы управления реального времени.
Команды используемые в специализированных машинах выполняются за один такт, не зависимо от их вычислительной мощности: то ли это арифметические, логические или команды вызывающие определенные функции.
Реализуется многопотоковая работа с данными. Одновременно возможна работа с «n» потоками.
Рост производительности в области аппаратных средств:
1. повышение производительности вычислительных элементов (специализация, элементная база)
2. за счет структур типа MIMD/MKMD.