3. Суперскалярная обработка. Процессоры vliw-типа.

Повышение производительности может достигаться параллельным исполнением нескольких команд за каждый такт. Процессоры, поддерживающие эту возможность, называются процессорами с суперскалярной обработкой.

Данный тип процессоров имеет несколько конвейеров и специальное устройство, отвечающее за загрузку и выполнение данных конвейера. При этом каждый конвейер независим друг от друга. В зависимости от метода загрузки конвейера все процессоры делятся на два класса:

1) Процессоры с суперскалярной обработкой.

Достоинства: + возможность выполнения команд, неоптимизированных для данного типа процессора или полученных от другого процессора.

Недостатки:

– сложность реализации устройства управления.

– сложность динамических методов загрузки конвейера.

2) Процессоры VLIW типа с длинным командным словом. В этих процессорах оптимизацией загрузки занимается компилятор.

Достоинства:

+ простота устройства управления.

+ нет необходимости заниматься оптимизацией загрузки.

Недостатки:

– перед исполнением исходного кода необходима его оптимизация под процессор.

Самым простым процессором суперскалярной обработки является процессор с двумя конвейерами:

1) выполняет операции с целыми числами и управляющие функции.

2) отвечает за обработку вещественных чисел.

В процессорах суперскалярной обработки возможно нарушение последовательности команд. Это приводит к тому, что в сперскалярных процессорах возможны конфликты по данным WAR и WAW.

Существуют методы оптимизации: самый простой – приостановка конвейера. Главное достоинство – независимость от кода (степени его оптимизации).

4. Архитектура вычислительных систем. Эволюция развития архитектуры пэвм.

Архитектура вычислительной системы – общая логическая организация цифровых вычислительных систем, определяющая процесс обработки данных, состав, взаимодействие технических средств и программного обеспечения.

Под архитектурой в узком смысле понимается тип центрального процессора и набор системных шин, то есть процессор определяет вычислительную мощность (в совокупности с емкостью оперативной памяти), сами процессы обработки и систему команд.

Набор системных шин определяет организацию взаимодействия между основными элементами вычислительной системы, а также пропускную способность обмена информацией.

Д ля упрощения архитектуру вычислительной машины представляют в виде многоуровневой системы.

5) 5-ый уровень определяет, какие задачи решает пользователь, а какие машина.

4) разграничение между прикладными программами и системным программным обеспечением. Определяет взаимодействие между программным и системным уровнем, использует программный интерфейс API.

3) уровень управления физическими ресурсами.

2) разграничение между программным и аппаратным обеспечением.

1) определяет, какие задачи решает ЦП, а какие порты ввода/вывода, процессоры ввода/вывода, видеокарта и так далее.

0) разграничение функций между процессорами ввода/вывода и контроллерами внешних устройств.

Основные направления развития вычислительных систем:

1. Повышение производительности. Есть прикладные задачи, которые невозможно решить даже на самом мощном компьютере.

1) повышение производительности самого процессора.

2) использование многопроцессорных архитектур. Проблема грамотного разложения сложной задачи на 2-х процессорах.

3) совершенствование чипсетов и системных шин.

4) увеличение объема оперативной памяти и повышение её пропускной способности.

5) увеличение объема кэш-памяти и РОНов.

2. Повышение надежности:

1) совершенствование технологий изготовления элементной базы.

2) совершенствование технологий сборки аппаратуры (грамотное отведение тепла).

3. Использование избыточности в аппаратуре с целью обеспечения отказоустойчивости системы.

4. Расширение спектра решаемых задач.

1) Автоматизация технологических процессов.

2) Электронная обработка информации.

5. Уменьшение стоимости за счет:

1) Уменьшения накладных расходов за счет применения современных методов управления производством.

2) использование новых технологий максимальной автоматизации технических процессов, открытость рынка.

Эволюция развития архитектур персонального компьютера. (4)

Архитектуры персональных компьютеров делятся на закрытые и открытые.

1) Закрытая архитектура принадлежит ограниченному кругу держателей. Для того чтобы участвовать в проектах по развитию этой архитектуры, необходимо получить рецензии. Присутствуют, как правило, в силовых структурах. Государство само решает, кому можно продать эти технологии. Очень часто эти архитектуры не совместимы.

2 ) Открытая. Разработчик собирает заинтересованных лиц, они совместно создают определенные стандарты. Это позволяет любому участвовать в создании определенных методов. Развитие идет за счет конкуренции.

Развитие архитектур:

1) 8088, 8086.

Недостатки данной архитектуры: через одну шину выполняется весь обмен, то есть обращение к памяти и к внешним устройствам.

2 ) 386-486. Убран недостаток предыдущей архитектуры за счёт размещения оперативной памяти как можно ближе к ЦП.

VLB – процессорнозависимая шина.

ВА – видеоадаптер. Для ускорения работы содержал память.

КЭШ – для ускорения работы с памятью.

К I/O – мультиконтроллер ввода/вывода.

Недостаток:– появление потребности создания более производительной шины

3) Мостовая арх-ра (сев. и южный мост)

4) хабовая архитектура: Для двух процессоров: