Бройдо В.Л., Ильина О.П. Архитектура ЭВМ и систем (2006) (1186249), страница 16
Текст из файла (страница 16)
21) и ознаменовавший появление нового поколения суперкомпьютеров. Производительность Сгау 2— 2000 Мфлопс, объем оперативной памяти — 2 Гбайт (классическое соотношение, ибо критерий сбалансированности ресурсов компьютера — «каждому мегафлопсу производительности процессора должно соответствовать не менее 1 Мбайт оперативной памяти»). В настоящее время в мире насчитывается несколько тысяч суперкомпьютеров, начиная от простых офисных Сгау Евдо мощных Сгау 3, Сгау 4, Сгау т'-МР С90 фирмы Сгау йезеагсЬ, СуЬег 205 фирмы Сопгго! Пата, 5Х-3 и 5Х-Х компании НЕС, УР 2000 компании Рщйзп (обе фирмы японские), ттРР 500 компании Рп)ПГзп 51ешепз (немецко-японская) и т.
д., производительностью несколько десятков тысяч мегафлопс. Среди лучших суперкомпьютеров можно отметить и отечественные суперкомпьютеры. В сфере производства суперкомпьютеров Россия, пожалуй, впервые представила собственные оригинальные модели компьютеров (все остальные, включая и ПЭВМ, и малые ЭВМ, и универсальные компьютеры за редким Суперкомпьютеры исключением, например ЭВМ «Рута-110», копировали зарубежные решения, и в первую очередь разработки фирм США).
В СССР, а позднее в России была разработана и реализуется (сейчас, правда, почти заморожена) государственная программа разработки суперкомпьютеров. В рамках этой программы были спроектированы и выпущены такие суперкомпьютеры, как: повторяющая Сгау-архитектуру модель «Электроника СС БИС»; оригинальные разработки: ЕС 1191, ЕС !195, ЕС 1191.01, ЕС 1191.10, «Эльбрус». Разработка новой модели ЕС 1191 с производительностью 1200 Мфлопс из-за нехватки средств отложена на неопределенный срок; офисные варианты ЕС 1195, ЕС 1191.01 имеют производительность, соответственно, 50 и 500 Мфлопс; практически заморожена и модель ЕС 1191.10 с производительностью 2000 Мфлопс.
Типовая модель современного суперкомпьк пера: 1л высокопараллельная многопроцессорная вычислительная система с быстродействием порядка 100 000 Мфлопс; (2 емкость: оперативной памяти 10 Гбайт, дисковой памяти 1-10 Тбайт (1 Тбайт= 1024 Гбайт); 13 разрядность 64-128 бит. В декабре 1996 года фирма 1пге! объявила о создании суперкомпьютера 3апйа, впервые в мире преодолевшего терафлопный барьер быстродействия. За 1 час 40 минут компьютер выполнил 6,4 квадриллиона операций с плавающей запятой. Конфигурация, достигшая производительности 1060 Мфлопс по тесту МР 11НРАСК, представляла собой 57 стоек, содержащих более 7000 процессоров Репг1пш Рго с тактовой частотой 200 МГц и имевших оперативную память 454 Гбайт.
Окончательный вариант суперкомпьютера имеет производительность 1,4 терафлопса (триллиона операций в секунду), включает 86 стоек обшей площадью 160 м', 573 Гбайт оперативной и 2250 Гбайт дисковой памяти. Масса компьютера составляет около 45 тонн, а пиковое потребление энергии — 850 кВт.
В 1998 году японская фирма ХЕС (Кйрроп Е!есгПс Сошрапу) Согрогаг1оп сообщила о создании суперкомпьютеров 3Х-5 с производительностью 4 Тфлопса, содержащих 512 процессоров и обеспечивающих общую скорость передачи данных 32 Тбайт/с. Наконец, в 2003 году фирма 1ВМ объявила о разработке нового суперкомпьютера, который будет содержать более миллиона микропроцессоров Репг1пш 1П и иметь быстродействие порядка 10м операций в секунду. Создать такие высокопроизводительные компьютеры на одном микропроцессоре не представляется возможным ввиду ограничения, обусловленного конечным значением скорости распространения электромагнитных волн (300 000 км/с), поскольку время распространения сигнала на расстояние несколько миллиметров (линейный размер стороны МП) при быстродействии 100 миллиардов операций в секунду становится соизмеримым со временем выполнения одной операции.
Поэтому суперкомпьютеры создаются в виде высокопарэллельных многопроцессорных вычислительных систем (МПВС) Высокопараллельные МПВС имеют несколько разновидностей: 78 Глава 4. Основные классы современных ВВМ 1. Магистральные (конвейерные) МПВС, у которых процессор одновременно выполняет разные операции над последовательным потоком обрабатываемых данных. По принятой классификации такие МПВС относятся к системам с многократным потоком команд и однократным потоком данных (МКОД, или М1ЯЭ вЂ” Мп!11р!е 1пзггпсВоп 8!пй!е 1)ага). 2. Векторные МПВС, у которых все процессоры одновременно выполняют одну команду над различными данными — однократный поток команд с многократным потоком данных (ОКМД, или 51МП вЂ” Япй!е 1пзггпсВоп Мп!11р!е Пата).
ПРИМЕЧАНИЕ Принцип 81МП используется для повышения производительности микропроцессоров — на этом принципе работают суперскалярные (векторные) МП РепВшп П1, РепЦшп 4, РоюегРС и т. д. 3. Матричные МПВС, у которых микропроцессор одновременно выполняет разные операции над последовательными потоками обрабатываемых данных— многократный поток команд с многократным потоком данных (МКМД, или М1МП вЂ” Мп!г1р!е 1пзггпсЦоп Мп!Вр!е 1)ага) Высокопараллельные МПВС и архитектура суперкомпьютера более подробно рассмотрены в главе 21. Вопросы для самопроверки 1.
Дайте общую характеристику классам ЭВМ: АВМ, ЦВМ и ГВМ. 2. Приведите классификацию ЭВМ по назначению. 3. Назовите основные классы и подклассы вычислительных машин. 4. Дайте сравнительную характеристику основных классов и подклассов вычислительных машин. 5. Дайте общую характеристику и определите область использования мэйнфреймов. 6. Дайте общую характеристику и определите область использования малых ЭВМ.
7. Дайте общую характеристику и определите область использования микроЭВМ. 8. Дайте общую характеристику и определите область использования суперЭВМ. 9. Назовите основные типы микроЭВМ. 10. Дайте краткую характеристику персональных ЭВМ. 11. Укажите область применения персональных ЭВМ. 12. Дайте краткую характеристику портативных персональных ЭВМ.
13. Укажите область применения портативных персональных ЭВМ. ГЛАВА 5 Представление информации в вычислительных машинах Информация в компьютере кодируется в двоичной или в двоично-десятичной системах счисления. Система счисления — способ именования и изображения чисел с помощью символов, имеющих определенные количественные значения.
В зависимости от способа изображения чисел системы счисления делятся: С) на позиционные; О непозиционные. В позиционной системе счисления количественное значение каждой цифры зависит от ее места (позиции) в числе. В яепоэициовной системе счисления цифры не меняют своего количественного значения при изменении их расположения в числе. Количество (Р) различных цифр, используемых для изображения числа в позиционной системе счисления, называется основанием системы счисления. Значения цифр лежат в пределах от О до Р— 1. В общем случае запись любого смешанного числа в системе счисления с основанием Р будет представлять собой ряд вида Ж - а 1Р ' + а тР ' + ... + аьР" + ...
+ пар~ + а,Р ' + а 2Р ' + ... + а,Р '.(1) Нижние индексы определяют местоположение цифры в числе (разряд): О положительные значения индексов — для целой части числа (и разрядов); 0 отрицательные значения — для дробной (з разрядов). Максимальное целое число, которое может быть представлено в я разрядах, Ж =Р" — 1.
(2) Минимальное значащее, не равное О число, которое можно записать в з разрядах дробной части, М„ь =Р '. Имея в целой части числа т, а в дробной — з разрядов, можно записать всего Р "разных чисел. Двоичная система счисления имеет основание Р = 2 и использует для представления информации всего две цифры — 0 и 1. Существуют правила перевода чисел из одной системы счисления в другую, основанные в том числе и на соотношении (1).
Например, двоичное число 101110,101 равно десятичному числу 46,625: 101110101з 12з+О 24+1 2з+1 2з+1 2~+0 2э+1.2-~ !.О 2-з !-1 2-з 46.625 ш. Практически перевод из двоичной системы в десятичную можно легко выполнить, надписав над каждым разрядом соответствующий ему вес и сложив затем произведения значений соответствующих цифр на их веса. Двоичное число 01000001з равно 65иь Действительно, 64 1 + 1 1 = 65. Вес !28 64 32 16 8 4 2 1 Цифра О 1 О О О 0 О 1 Таким образом, для перевода числа из позиционной системы счисления с любым основанием в десятичную систему счисления можно воспользоваться выражением (1).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
