Арифметический и командный конвейер

Классификация конвейеров

• По типу обрабатываемой информации:

1.Конвейер команд – когда обрабатывается несколько команд при их неконвейерной арифметике

2.Конвейер данных – когда в арифметическом конвейере присутствуют несколько пар операндов и каждая ступень конвейера выполняет над соответствующей парой операндов свои группы процедур.

• По функциональному назначению:

1.Однофункциональные

2.Многофункциональные

• По внутренней организации:

1.Синхронные , более простые

2.Асинхронные., когда невозможно выровнять времена работы ступеней.

Совмещение отдельных фаз связывается с использованием в процессоре конвейера команд. Самый большой эффект достигается при смещении каждой следующей фазы на одну.

Длительность каждой фазы в конвейере команд должна быть одинаковой. Это необходимо для синхронизации операций. Длительность фазы равна длительности выполнения типовой операции в АЛУ. ВК, ВО, ЗР – три фазы, которые используют память, следовательно, чтобы сделать их равными по длительности работы АЛУ, необходимо наличие кэш-памяти, тогда ВК, ВО, ЗР = T_АЛУ. Если нет необходимой информации в кэш-памяти, то необходимо обращение к памяти, следовательно, нарушается диаграмма, значит необходимо расширение диаграммы для синхронизации.

Часть времени тратится на непроизводительные (накладные) расходы, которые связаны с синхронизацией.

11.2 Особенности перехода к параллельным вычислениям. Проблемы организации параллельных вычислений.

В основе GRID технология. Она позволяет объединить вычислительные мощности существующих систем в единую систему таким образом, что бы общее время решения всех предполагаемых задач сводилось к минимуму.

GRID система – некоторый виртуальный компонент, с помощью которого можно создать параллельную ВС. Фундамент этой технологии: многоядерность и нмогопотоковость. Для реализации этой технологии необходимо строить новые архитектура.

Особенности перехода к параллельным вычислениям:

• Параллельный доступ к ресурсам

• Синхронизация процессов и потоков данных и команд

• Поддержка когерентности КЭШ.

Необходима аппаратная и программная модернизация:

• Разработка параллельных компиляторов. Система должна обнаруживать момент создания параллельных потоков.

• Разработка параллельных программных отладчиков.

• Разработка стандартов многоядерности.

• Создание соответствующих библиотек и систем распараллеливания.

Разработка стандартов:

• Использование концепции обмена сообщениями (MPI)

• Использование разделения памяти (Open MP)

• Поддержка параллельных вычислений на основе обмена сообщений в разделяемой памяти или совместной. (POSIX) Т.е. должна быть реализована концепция интеллектуального управления вычислениями.

Для реализации параллельных систем производительность д.б. 10¹²-10¹⁴ оп/с

Увеличение количества параллельных систем должно сократить разрыв между пиковой и реальной производительностью.

Проблемы:

1. Разработка параллельных компиляторов.

2. Отладчики программ

3. Специальные библиотеки и системы распараллеливания для многоядерных систем.

4. Выбор критериев оценки параллельных систем

5. Сохранение работоспособности при изменении внешней среды

6. Разработка стандартов.

7. Описание задач