Архитектура ЭВМ. ЛекцииРефераты >> Программирование и компьютеры >> Архитектура ЭВМ. Лекции
Система команд микропроцессора
1. Команды пересылки данных (4 группы)
1.1 Команды пересылки данных внутри МП (MOV, PUSH, POP, XCHNG)
1.2 Команды ввода/вывода in/out.
1.3 Операции с флагами.
1.4 Операции с адресами.
2 . Арифметические команды.
2.1 Основные (+,-,*,/)
2.2 Дополнительные.
3. Логические команды.
3.1 Сдвиг, Дизъюнкция, конъюнкция, отрицание равнозначности и др.
4. Команды обработки строковых данных (пересылке, сравнение, сканирование, слияние/разделение и др.)
5. Команды передачи управления (безусловный переход, условный переход, прерывания, переход с возвратом).
5. Команды управления (“нет операций”, “внутренняя синхронизация”).
22. 19. 20.
Классификация вычислительных систем
1.Закономерность в процессе развития ЭВМ.
2.Термин вычислительная система.
3.Основные принципы построения закладываемые при создании вычислительной системы.
4.Структура вычислительной системы.
5.Классификация вычислительных систем.
1.Развитие средств электронной вычислительной техники строго придерживалось к классической структуре ЭВМ (структуры фон Неймана), основной на методах последовательных вычислений. Рост производительности и быстродействия.
Комплексное совершенствование ЭВМ (электронно-конструкторная база, структурно аппаратурные решения, системно программный и пользовательский алгоритмический уровень, ощутимость пределов возможностей микроэлектроники.
2.Термин вычислительной системы появился в начале по середину 60-х годов при появлении ЭВМ III-го поколения. В это время знаменовалось переходом на новую элементную базу интегральные схемы. Следователем этого явилось появление новых технических решений: разделение процессоров обработки информации и её ввода/вывода. Множественный доступ и коллективное использование вычислительных ресурсов в пространстве и во времени. Появились сложные работы ЭВМ многопользовательской и многопрограммной обработки. Под вычислительной системой (ВС) будем понимать совокупность взаимодействующих и взаимосвязывающих процессов или ЭВМ периферийного оборудования и программного обеспечения предназначенного для подготовки и решения задач пользователей. Отличительная особенность вычислительной системы по отношению к ЭВМ является наличие нескольких вычислителей реализующих параллельную обработку. Создание вычислительной системы преследует следующие основные цели: повышение производительности системы за счёт ускорения процессов обработки данных, повышения достоверности и надёжность вычислений, предоставленные пользователю дополнительных серверных услуг.
Параллелизм в вычислениях значительной степени усложняет управление вычислительным процессом. Использование технических и программных ресурсов. Эти функции выполняет ОС вычислительной системы.
3.
1.Возможность работы в разных работах.
2.Модульность структуры технических и программных средств, что позволяет совершенствовать и модернизировать вычислительность системы без коренных их переделок.
3.Унификация и стандартизация технических и программных решений.
4.Иерархия в организации управления процессами.
5.Способ систем к адаптации, к самонастройки и к самоорганизации.
6.Обеспечение необходимым сервисам при выполнении вычислений.
23.35. Многопроцессорная вычислительной системы Типичным представителем многопроцессорной системы с массовым параллелизмом (MPP) является суперкомпьютер nCUBE2, состоящий из мультипроцессора nCUBE2 и хост-компьютера, управляющего его работой. Мультипроцессор состоит из набора процессорных модулей (узлов), объединенных в гиперкубовую структуру. В такой структуре процессоры размещаются в вершинах N- мерного куба (гиперкуба), а коммуникационные каналы, соединяющие процессоры, расположены вдоль ребер гиперкуба. Общее число процессоров в гиперкубе размерности N равно 2N. На Рис. 3 приведены гиперкубовые структуры для различного числа процессоров. Гиперкубовая архитектура является одной из наиболее эффективных топологий соединения вычислительных узлов. Основным показателем эффективности топологии многопроцессорной системы является количество шагов, требуемое для пересылки данных между двумя наиболее удаленными друг от друга процессорами. В гиперкубовой архитектуре максимальное расстояние (число шагов) между узлами равно размерности гиперкуба. Например, в системе с 64 процессорами сообщение всегда достигнет адресата не более, чем за 6 шагов. Для сравнения заметим, что в системе с топологией двумерной сетки для передачи данных между наиболее удаленными процессорами требуется 14 шагов. Кроме того, при увеличении количества процессоров в два раза, максимальное расстояние между процессорами увеличивается всего на 1. Совершенно очевидно, что для образования такой архитектуры на вычислительных узлах необходимо иметь достаточное количество коммуникационных каналов. В процессорных модулях nCUBE2 имеется 13 таких каналов, что позволяет собирать системы, состоящие из 8192 процессоров. Физическая нумерация процессоров построена таким образом, что номера соседних узлов в двоичной записи отличаются только одним битом. Номер этого бита однозначно определяет номер коммуникационного канала, соединяющего эти процессоры. Это позволяет эффективно реализовать аппаратные коммутации между любой парой процессоров. Подкубом в гиперкубовой архитектуре называют подмножество узлов, которые, в свою очередь, образуют гиперкуб меньшей размерности. Каждый узел в массиве процессоров nCUBE2 состоит из 64-битного центрального процессора, коммуникационного процессора и оперативной памяти. Коммуникационный процессор отвечает за пересылку данных между узлами, освобождая центральный процессор от выполнения рутинных операций по приему, отправке и маршрутизации потока данных. Ниже приведены технические характеристики вычислительного комплекса nCUBE2, установленного в РГУ:
|
число процессоров |
64 |
|
оперативная память на один процессор (Мб) |
32 |
|
число процессоров ввода/вывода |
8 |
|
число каналов ввода/вывода |
6 |
|
объем дисковых накопителей (Гб) |
20 |
|
суммарная пиковая производительность (Mflops) |
192 |
