Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

МГУ

ЛЕКЦИИ ТОМИЛИНА

1. Способ классификации архитектур ВС.

1. Классификация по производительности.

2. Классификация по Флину (по потокам команд и данных)

3. По управлению потоками команд и данных.

4. По системам команд.

1. По производительности

MIPS – million instruction per second – число инструкций, обрабатываемых процессором в секунду.

MFLOP – число операций (+, -, *, /) в секунду с плавающими числами с 64-х разрядной мантиссой.

2. Классификация по Флину

ОКОД (SISD) – классический вариант архитектуры фон Неймана (персоналки).

ОКМД (SIMD) – один поток команд несколько потоков данных. Одна команда выполняется сразу на нескольких процессорах со своей памятью.

В этой ситуации применяется маскирование процессора если не хочется, чтобы какой либо процессор выполнял ту или иную команду. (1970г. ILLIAC IV). Все такие машины имеют единственное устройство управления.

МКОД (MISD) – явление редкое, однако сюда можно отнести системы с общей памятью (SMP) – системы.

МКМД (MIMD) – несколько потоков команд, несколько потоков данных.

Многомашинные вычислительные системы, локальные сети, транспьютеры, современные МРР – системы.

3. По управлению потоками команд и данных.

Машины управляемые потоками команд.

Команда = КОП + аргументы + результат.

Машины управляемые потоком данных.

4. По системе команд.

CISC – команды (полное командное слово).

RISC – команды (сокращенное командное слово)

Редко используемые команды выполнены в виде макрокоманды.

Машины с длинным командным словом.

Команды разделенные на поля, каждое поле связана с функциональным устройством и каждое из этих устройств работает параллельно. (Рай для людей пишущих компиляторы. Здесь имеется необходимость строить график потока данных.)

В С

У правление потоками команд управление потоками данных

О КОД ОКМД МКМД

с общей памятью

Э ВМ МВК МВК ММВК

Персоналка с общей переферией

SMP NUMД MPP Гетерогенные

и т.п. системы

SMP – общая память

MNP – разделенная память

NUMД – не равномерный доступ к памяти

MBK – многопроцессорный вычислительный комплекс

MNBK – многомашинный вычислительный комплекс

БЭСМ – 6 (ОКОД)

CRAY 1 (ОКОД – но векторная часть ОКОД)

Эльбрус – 2 (SMP MKMD)

ILIAC IV (ОКМД)

АС – 6 – МКМД

2. УПРАВЛЕНИЕ ПОТОКАМИ КОМАНД И ДАННЫХ

(deta flaw) Машины, управляемые потоком данных обычно имеют несколько устройств работающих параллельно. На таких машинах распараллеливание будет наиболее эффективным.

( a + d) * c + d * (d + f * k) + a * b

a

результат

b

c

d

l

f

k

На каждом уровне устройства могут работать параллельно.

В общем виде имеется график, где узлы – это данные, а дуги – операции над ними.

3. Уровни параллелизма обработки информации в вычислительных системах.

1. Параллелизм работы операционной памяти.

2. Параллелизм работы основных устройств процессора.

3. Параллелизм работы функциональных устройств (верт параллелизм)

4. Конвейерность в функциональных устройствах (горизонтальной параллелизм).

4 . БЭСМ – 6 ВУ

б

0

1

7

уфер слов буфер адр. слов оперативная память

…….

запись

У

РК

Р

КОП И А

СУММА

15

стройство управления

БАЗ

Б АЗ

СЧ

ЯДР

ИР

БРП БРЗ

8

КОП АиСП Аисп

АЛУ

Буфер адресных команд

В результате получили структуру близкую к совершенной, когда устройство постоянно работает.

Итак, что принципиального сделано:

1. Параллельность работы блоков памяти.

2. Параллельность работы основных устройств процессора.

3. Конвейер команд.

С

48

лово в БЭСМ – 6

по 2-х разрядам определяется команда это или данные

5.КОНВЕРТНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ ВЫЧИСЛЕНИЙ И ОБРАБОТКИ КОМАНД В ЭВМ

Разберем работу конвейера на примере команды сложения 2-х действенных чисел.

Пусть выполненная операция С₁ = Х₁ + Х₂

Где Х₁ = 2^Р1*М₁, Х₂ = 2^Р2*М₂, М₁,М₂ (0,1)

Для сложения необходимо произвести следующие мероприятия:

1. выравнивание порядков

2. сложение мантис

3. нормализация

4. округление

Каждая из этих операций выполняется независимо от других. Можно построить 4-х стадийный конвейер.

Архитектура с длинным словом VLIW

ОР₁ ОР₂ … …..…… ОР_N-1 OP_N

-с тем расчетом, что такая команда выполняется за 1 такт.

Рассмотрим команду ((A + B) * C) D = E, где A,B,C,D,E – вектора.

Тогда получили следующий конвейер:

a_i

+

x

:

r_i = a_i + b_i p_i l_i

bi l_i d_i

6. ВЕКТОРНО – КОНВЕЙЕРНЫЕ ЭВМ (CRAY-1, МКП)

п

0

1

Коп МА

амять V регистры

Вектора

Функциональных

устройств

без КЭШ

31

…….

……

.

трегистр

.

. 8 – S -регистр

Сканеры

Функциональных

устройств

…….. Сканеры ………

Функциональных ………

у стройств ……….

……..

БУФЕР

КОМАНД

……...

…………

Поток команд

Адреса функциональных

устройств

64 В - регистра

.

.

8 . ……..

. .

.

.

. 8А - регистров

1. Команды из оперативной памяти выбираются блоками, буфер содержит N – блока.

2. Имеется приблизительно 16 векторных функциональных устройств.

Доступны следующие уровни параллелизма.

1. параллельная работа ОП

2. параллелизм работы основных устройств ЭВМ (УУ, АЛУ…)

3. параллелизм работы функциональных устройств (вертикальный параллелизм)

4. конвейерность в функциональных устройствах (горизонтальный параллелизм).

МКП – гибрид CRAY и CYBER – 205

Б

О О О - функциональные устройства

Скалярный

блок

Скалярный

блок

Векторный

блок

Блок векторной сорторовки

ОП

лок обработки

Устройство скалярного блока

БК

Данные для векторного блока

Блок скалярных регистров

Буфер векторов

Ма ф - у

В память

7. ТИПЫ И ПРИМЕРЫ МНОГОПРОЦЕССОРНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ ILLIAС – IV, ЭЛЬБРУС – 2, SP – 2.

1

УУ

ОП

ВМ

АЛУ

ОП

) ILLIAC – IV – (был сосздан в обном экз.) состоит из множества простых процессоров, которые объединины в решетку (64 проц.) произв. 300 МФЛП

Вин……….

Команда из УУ рассылается всем процесорам

SMP – системы (Symetrical multy – processor) shared memory processor.

2) ЭЛЬБРУС – 2

Имеется одна OS в машине, общая память процессоры CISC и ядро планирует распределить по процессорам. Если бы был бы удачный коммутатор, то получили бы линейную производительность от числа процессоров.

ОП

ОП

ОП

ПРОЦ

ПРОЦ

ПРОЦ

ПРОЦЕССОР

ВВОДА/

ВЫВОДА

ПРОЦЕССОР

ВВОДА/

ВЫВОДА

ВУ

ВУ

Используются другие коды из той же ОП

ММР – системы (massively parallel processor)

ВУ ПРОЦ

ОП

КОММУТАТОР

ПРОЦ

ОП

Проц ВУ

ОП

IBM – SP - 2

Узел = проц+ОП

т.к. на узлах могут быть разные OS.

И получилось, что внешние машины влезли в вычислитель.

8. ОБЩАЯ И РАСПРЕДЕЛЕНАЯ ПАМЯТЬ МВК

1

Проц.

ОП

Проц.

ОП

Проц.

ОП

ШИНА

) Соединение через общую шину

1. Вариант NVMA

SMP

SMP

SMP

ШИНА

Эти два варианта распределенной памяти.

9. СПОСОБ ОБЪЕДИНЕНИЯ ПРОЦЕССОРОВ В МВК

1 . Решетка в узлах решетки находится процессор

2 . Коммутатор процессор

3 . В линейку имеет смысл, если число обменов между процессорами не велик

4 . Кольцо

5. Гиперкуб (куб – обычно гиперкуб равнга 3)

Пусть n – ранг гиперкуба, тогда число связей (рёбер) = n x 2^n-1

Максимальный транзит = n Проведём сравнение с полносвязанным графом число связей N (N – 1) - где N – число узлов

2

Максимальный транзит 1

Пусть N = 2^N, тогда

Чем плоха схема с коммутатором

1) Коммутатор медленное устройство

2) Коммутатор ненаращиваемое устройство

3) Сложный коммутатор много стоит

Состав средств аппаратной поддержки операционной системы

1) Поддержка переключения процессов на процессоре

2) Поддержка управления оперативной памятью

3) Поддержка управления внешних устройств

4) Поддержка организации МВК и ММВК

1. Аппаратура прерывания ( желательно прерывания по таймеру)

Области упрятывания (информационные, поле задачи).

Специальные команды, которые производят упрятывание регистров и их последующее восстановление из оперативной памяти.

2. Поддержка страничной, сегментной, сегментно страничной.

Защита памяти.

3. Поддержка механизма каналов и шинного интерфейсов обращение к

внешним устройствам.

4. Организация взаимодействия процессоров между собой при помощи организации защиты памяти в системы с общей памятью.

Организация взаимодействий с коммутаторами или иными средствами связи. В ММВК – ко всему этому добавляется организация взаимодействий ОС между собой.

Аппаратура прерываний

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лекций