Часова діаграма роботи конвеєра

Загальний час додавання двох векторів за допомогою буде такий:

Це є виграш в часі конвеєра в даному конкретному випадку.

Чим довше ланцюжок даних тим більше число етапів тобто операційних блоків поділяються операція при тій самій тривалості її виконання тим більший ефект від використання конвеєра.

Конвеєр команд

Ідея конвеєра може бути розповсюджена і на виконання команд.

Цикл виконання команди розбиваються на декілька етапів:

1. Формування адреси команд.

2. Вибірка команди з пам’ятю.

3. Розшифровка коду операції.

4. Формування адреси операнду.

5. Вибірка операнду з пам’яті.

6. Арифментична або логічна операція .

В пристрої керування передбачається блоки які не залежно один від одного і паралельно можуть виконувати вказані вище етапи.

Етап	1	2	3	4	5	6	7	8
ФАК	К1	К2	К3	К4	К5	К6	К7	К8
ВК	-	К1	К2	К3	К4	К5	К6	К7
РКО	-	-	К1	К2	К3	К4	К5	К6
ФАО	-	-	-	К1	К2	К3	К4	К5
ВО	-	-	-	-	К1	К2	К3	К4
АЛО	-	-	-	-	-	К1	К2	К3

Час виконання кожного етапу прийнято однаковим, але це не обов’язково і не завжди виконується. В конвеєрі команд виконується суміщення у часі виконання <- операцій (<-число етапів ) на яке поділено виконання команди, що дозволяє істотно збільшити продуктивність такої конвеєрної системи. Недоліки:

Виграш за продуктивністю в <- разів практично не можливий, бо може бути отриманий тільки при виконанні програми без умовних переходів. Наявність умовних переходів відразу порушує роботу конвеєра та призводить до «холостих» перебігів конвеєра, коли за випрацюваною в команді Кі ознакою результату треба перейти до виконання не Кі+1, а зовсім іншої, що викликає необхідність очищення усіх блоків та завантаження їх іншою операцією.

Виключити зовсім умовний перехід не вдається!! Для певних задач, де мають місце ланцюги команд без умовних переходів виграш у продуктивності конвеєра команд виявляється значним. Виграш у продуктивності отримуємо тим більше, чим довше часті програми без умовних переходів і чим більше передбачаються незалежних етапів, тобто блоків пристроїв керування при виконанні команди. В сучасних КС можна одночасно використовувати і конвеєр команд і конвеєр операцій і, навіть, декілька паралельно працюючих конвеєрів команд і арифметичних операцій . За цим методом будуються найпродуктивніші сучасні КС. В Україні є школа по конвеєрах в КПІ на обч. Тех… Самофалов і Луцький багато років займаються комп’ютерною системою. Щось по конвеєрах: Різновиди конвеєрів команд а) елементарний ( класичний) конвеєр; б) супер-скалярний конвеєр; в)супер-конвеєр; г) супер-скалярний супер-конвеєр; д)VLIW-конвеєр

Конфліктні ситуації в в конвеєрах команд а)структурний ризик(конфлікт за ресурсами); б)ризик за даними (конфлікт за даними); в)конфлікти керування або управління ( проблема передбачення умовних переходів). Методи розв’язання проблеми умовного переходу: а)буфери (перед вибірки); б)множинні потоки; в)затриманий перехід; г) передбачення переходів; Методи передбачення умовних переходів: 1. Статичні. 2.Динамічні. Статичні. А) перехід відбувається завжди ; б) перехід не відбувається ніколи; в)передбачення відбувається за результатами профілювання програми, що підлягають виконанню; д)передбачення залежить від напряму переходів; е)при першому виконанні команди перехід має місце завжди. Динамічні

А) однорівневі схеми; б)дворівневі схеми; в) гібридні схеми; г) асиметричні схеми. Локальна тема

Класифікація КС ХокНі. 1986р..

Множинний потік команд може оброблятися 2-ма способами 1-Конвеєрний. 2-Потік обробляється власним пристроєм 2.11(машини з розподіленою пам’ттю) 2.12(перемикачі бувають : простий, багато командний, загальна шина)- загальна пам’ять 2.2всі мають розподілену пам’ять, але мають різну топологію мережі 2.2 Різні топології мережі

2.2.1- Зіркоподібна мережа 2.2.2-Регулярні решітки різної розмірності 2.2.3-Гіперкути 2.2.4- Мережі з ієрархічною структурою: а) дерева; б)піраміди; в)кластери 2.2.5- мережі що змінюють свою конфігурацію (конфігуровані чи реконфігуровані) Закон Амдала 1967р. І-ший його закон Продуктивність КС , що створена зі зв’язаних між собою пристроїв в загальному випадку визначається найбільш не продуктивним його пристроєм. ІІ закон Хай система створена з S- однакових, простих універсальних пристроїв. Припустимо що при виконанні паралельної частини алгоритму, - всі S-пристрої завантаженні повністю, тоді можливе прискорення R= S/(ΒS+(1-β)) -максимально можливе прискорення де β=n/N, β-Є частка послідовних обчислень. Припустимо що чомусь n-операції з N мусимо виконувати послідовно. ІІІ закон Хай система створена з простих однакових універсальних пристроїв при будь-якому режимі роботи її прискорення не може перебільшити зворотної величини частки послідовних обчислень( вирішує логарифмічність) Якщо послідовно виконувати n-операцій, то число ярусів будь-якої паралельної форми алгоритму не може бути менше n. Системи мусять бути завантаженні достатньо повно . Бажано щоб частка послідовних операцій в алгоритмах була в тодку 0,10÷0,01%

Децентралізовані системи 1. Теорія колективної поведінки

2. Теорія ройового інтелекту 3.Мультигенні системи Важливе: Необхідність відповідності природи об’єкта досліджень та інструмента досліджень. Використовується концепція самоорганізації за простором, часом та за параметрами , що досліджуються . Теорія колективної поведінки базується на двох гіпотезах:

- гіпотеза про простоту;

- гіпотеза про перевагу колективної поведінки над індивідуальними діями. Гіпотеза про простоту

Будь-яка достатньо складна поведінка складаєтсяь із сукупностей простих поведінкових актів; їх сумісна реалізація і найпростіша взаємодія призводить у результаті до досить складних поведінкових процесів. Дії колективу сутностей не є лише сумою індивідуальних дій, а утворюють нову якість Агент, мультиагентна система – створена штучно, автономна реальна чи віртуальна сутність( сукупність апаратних і програмних засобів), яка спроможна виконувати самостійні цілеспрямовані активні діїу складі колективу або ідивідуально в інтересах володаря чи користувача. Під агентом можна і розуміти сутність або об’єкт, котрому притаманна властивість діяти проявити активність у системі координат – простір час параметр. agent(agentis-діючий) Колектив існує поки є хоч 1 агент Самоорганізація- процес впорядкування ( спосіб збільшення порядку)( негентропія) за простором, часом і параметрами, шляхом встановлення взаємозв’язку та взаємодії первино-невпорядкованої підмножини сутності (агентів) з метою створення системи: 1.Функцінувальні можливості якої вище за суму можливостей окремих сутностей агентів, що входять до її складу. 2. ЩО здатна адаптуватися до впливів зовнішнього середовища шляхом зміни своєї структури і функцій . 3. Яка здатна підтримувати свій гомеостазис та життєдіяльність при певних змінах зовнішнього середовища. 4.Які здатні виявліяти не однорідності речовини та енергії в просторі і часі.

Завдяки чому досягається новий якісно вищий рівень виконання системою, що сам організовується установлених перед нею власником або сформованих нею самою завдань в сфері практичних завдань

Саморганізація як процес і як результат не може розглядатися як властивість будь-якої центральної системи. Вона досягається при відсутності будь-яких організмів централізованого керування. Можна висунути гіпотезу що централізовані системи породжуються лише централізовану організацію як процес і як результат . Основний набір службових алгоритмів колективної поведінки автономних агентів 1.Алгоритми координації 1.1 Самовиявлення колективу автономних агентів . Колектив отримує інформацію про свою побудову в просторі 1.2 Самоіменнування колективу автономних агентів 1.3 Самоузгодження колективу 2Алгоритми самоорганізації

2.1 Самовпорядкування колективу в просторі 2.2 Самосинхронізація колективу у часі без застосування зовнішнього годинника

2.3 Саморганізація за параметром.

12