Меркулов В.И., Дрогалин В.В. Авиационные системы радиоуправления. Том 2 (2003) (1151998), страница 28
Текст из файла (страница 28)
При его разработке впервые произведено существенное изменение в системе команд микропроцессоров семейства Х86, начиная с выхода в свет микропроцессора 1пге! 86386 в 1985 году. Микропроцессор компании!п1е! Реп!!ппз Рго (Рб) является микропроцессором шестого поколения. Он ориентирован на применение в основном в старших моделях рабочих станций и мультипроцессорных системах. Достижение высокой производительности в Р6 обеспечивается за счет использования ряда архитектурных и технологических достижений (исполнения команл с опережением, переупорядочивания команд, предсказание переходов, новая архитектура КЭШ-памяти и др.) Нужно отметить, что, если известна область применения компьютера, то следует отдавать предпочтение тестам, соответствующим области применения.
145 Принципы оценки производительности сигнальных процессоров такие же, как и для оценки производительности универсальных процессоров (микропроцессоров). Производительность, выражаемая в М1РЯ (Е).ОРИ), является пиковой, т.е. предельно возможной для данного процессора. Пример характеристик семейств МП ОБР по тактовым частотам и производительности показан в табл. 9.4. Таблица 9.4 Реальная производительность МП РЯР может быть значительно меньше, и поэтому ее обычно оценивают временем выполнения стандартных алгоритмов, в частности, временем выполнения 1024-точечного БПФ. По этому показателю процессор АРБР-21160 (!00 МГц, 600 МЕБОРЯ), например, имеет преимущество перед процессором ТМЯ 320С6701 (167 МГц, 1000 Мйорз), поскольку выполняет такое БПФ за 90 мкс, а его конкурент — за 120 мкс.
Такая кажущаяся неожиданность объясняется разной полосой пропускания системы ввода/вывода, размером и типом внутренней памяти данных, количеством поддерживаемых циклических буферов и т.д. Таким образом, процессоры с одинаковой пиковой производительностью не обязательно имеют одинаковую реальную производительность. 9.4.3. Пгоизводиткльиостьмультипгоцкссогов Выше уже отмечалось, что в эпоху применения СБИС использование мультипроцессорных вычислительных систем (МПВС) является одним из магистральных путей развития вычислительных средств новых поколений в целях повышения их производительности. В МПВС должна быть предусмотрена возможность тесного.взаимодействия элементов аппаратного и программного обеспечения (возможность перераспределения заданий, решения частей одной задачи и др.).
Очень большое значение во взаимодействии играет системное программное обеспечение, степень параллельности работ, процедуры обработки данных и топология соединительной сети между различными функциональными блоками МПВС. 146 Производительность МПВС в большой степени связана со способом использования ресурсов обшей оперативной памяти. При большом количестве комплексируемых процессоров возможно возникновение конфликтных ситуаций, когда несколько процессоров обращаются к одним и тем же областям памяти. Это снижает эффективность МПВС, Вторым серьезным недостатком МПВС является проблема коммутации абонентов и доступа их к общей оперативной памяти.
Эффективность МПВС зависит от того, как конкретно решена эта проблема аппаратурно-программными средствами. При применении МПВС следует также помнить, что эффективность (производительность) МПВС в большой степени зависит от доли в алгоритмах параллельных вычислений в сравнении с последовательными. Если доля последовательных операций велика, то на значительное ускорение вычислений рассчитывать не приходится.
Оценку ускорения Б компьютера, включающего р процессоров, при значении Г- доли последовательных операций можно получить из соотношения Я( Г+(! — Г)!р где 0<К!; К=Π— полностью параллельные программы; 1=1 — полностью последовательные программы.
Так, если в исполняющейся в динамике программе 10;4 последовательных операций (г=0,1), то, сколько бы ни использовалось процессоров, ускорение работы программы более чем в десять раз не получится (причем это верхняя оценка, если нет других влияющих факторов на ход вычислительного процесса). Самым естественным способом реализации параллельной обработки является простое присоединение ряда процессоров к общей шине. Однако производительность в такой системе повышается линейно с увеличением числа процессоров только до тех пор, пока не наступают ограничения, связанные с проблемами взаимодействия.
Согласно хорошо известному предположению (гипотезе) Минского для широкого класса алгоритмов взаимодействие между Х процессорами с коллективным распределением ресурсов, соединенными обшей шиной, ограничивает рост производительности величиной )ойзХ [66). Современные конструкторы «суперкомпьютеров» использовали ряд параллельных структур и достигли повышения производительности в соответствии с законом Амдала (Апк1ап!): Х/!оязХ.
Для архитектур на базе систолических процессорных матриц был достигнут исключительно высокий коэффициент повышения производительности, практически равный Х. 147 !ее ше зов щз Число процессоров Рис. 9.20 зоэ о й 1о ю 2 и с! На рис. 9.20, графически представлено увеличение быстродействия при одновременно работающих процессорах для этих трех случаев. На этом рисунке: ! — ! ООЫ-ная производительность (систолические решетки); 2 — закон Амдала (суперкомпьютеры); 3 — предположение Минского (ограничения, связанные с конфликтами на шине в многопроцессорных системах). 9.5. БОРТОВЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЪНЫЕ СИСТЕМЫ Необходимость создания для каждой бортовой вычислительной системы уникальной конфигурации разнообразных устройств обработки сигналов и данных и периферийных устройств ставит на первое место вопрос о принципах их соединения и обеспечения согласованного функционирования процессов обработки и управления вводом/выводом и непосредственно самого ввода/вывода.
Накопленный в последние годы задел в области современных вычислительных средств и экономическая целесообразность технологии открытых систем определили дальнейший путь развития ВС вЂ” модульность с опорой на стандартизацию. При этом подразумевается модульность на трех уровнях: корпус (крейт) для установки модулей; модуль (на основе платы-носителя электрорадиоэлементов); мезонин (более низкий уровень модульности; дополнительная плата, устанавливающаяся на основную плату-носитель). Для разработчиков ИВС это означает возможность создавать открытые модульные комплексы из готовых программных и аппаратных модулей разных производителей, соединенных системой магистралей (интерфейсов).
Онн получают доступ к профессионально разработанным широко распространенным спецификациям открытых стандартов, для которых не требуется приобретение патентов и которые не защищены авторским правом. При этом такие стандарты, как правило, развиваются, отражая постоянно растущий потенциал базовых технологий. Большое разнообразие информационно-вычислительных систем достигается благодаря компоновке (соединения) разных устройств (модулей, БЦВМ) посредством интерфейсов.
!48 Если использовать готовые модули, то именно от выбора интерфейсов и их характеристик во многом зависит качество создаваемой вычислительной системы. Успехи микроэлектроники побуждали инженеров совершенствовать интерфейсы: увеличивать их быстродействие, расширять разрядность магистралей и усложнять логический протокол функционирования.
В свою очередь, новый интерфейс воплощался не только в новых СБИС, но и влиял на структуру микропроцессора. Эффективность их использования во многом зависит от совершенства именно интерфейсов. Наряду с логическими трудностями в разработке интерфейсов приходится решать проблемы электромагнитных наводок и помех, которые воздействуют именно на интерфейсы, снижая их надежность и ограничивая возможности повышения их быстродействия. 9.5.1.
СтАндАРтный интеРФейс Под стаидартныль интерфейсом понимается совокупность унифицироваиных аппаратных и программных средств, необходшиых для реализации взаимодействия различных функциональных элементов в автол~атических системах сбори и обработки инфорл~ации при условиях, предписанных стандартом и направленных на обеспечение информационной, электрической и конструктивной совместильости указанных элел~ентов (ГОСТ 23б33-79, 1ЯО, 1ЕЕЕ). Аппаратная часть интерфейса состоит из пиний — представляющих собой электрические цепи, обеспечивающие физические связи я~ежду модупялш; шин — совокупности линий, объединенных по функциональному назначению; магистралей — совокупности шин; приел~опередающих элел~ентовь функциональных устройств, обеспечивающих обмен информацией по л~агистрали; устройств питания и диагностики.
Программная часть интерфейса обеспечивает логическое управление функциональными устройствами, организацию обмена по магистралям, контроль и диагностику состояния интерфейса. 1знфорл~ациоиная совместимость представляет собой согласованность взаимодействия модулей в соответствии с логической организацией системы. Логическую организацию определяют; структура и состав шин; способы кодирования и форматы команд, данных, адресной информации и информации состояния; правила обмена информации между модулями; способы передачи информации по магистралям; возможности мультипроцессорной обработки данных.
Условия информационной совместимости влияют на объем и сложность программно-аппаратных средств, а так же на основные технико-экономические показатели интерфейса и системы. 149 Электрическая совместилюсть представляет собой согласованность статических и динамических параметров электрических сигналов, обеспечивающих обмен информации по магистралям интерфейса. Условия электрической совместимости определяют: тип используемых элементов и их нагрузочные характеристики; параметры сигналов и пределы их изменения; особенности согласования линий и их длину; требования к источникам и цепям электрического питания; требования по помехоустойчивости. Условия электрической совместимости влияют на скорость обмена данными, допустимое число подключаемых устройств, их конфигурацию, расстояние между устройствами, помехозащищенность.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
