Вс с программируемой структурой

9

Эти системы базируются на МС (мультипроцессоры) с распределённой памятью.

В этом варианте в качестве единого ресурса выступает коммутатор, который обеспечивает в совокупности с локальным коммутатором практически всё многообразие связей между элементами ВС. Эта система позволяет практически неограниченное наращивание производительности.

Эта система может быть распределённой, т.е. элементы вычислительной системы могут находиться в непосредственной близости от исполнительных устройств или датчиков. Объединение их в единую систему возможно через их единый ресурс.

Пример: Cm* (Карнеги-Меллана).

При построении вычислительной системы использованы процессоры LSI-11 (ADP-11)

a)

b)

A. 1)

B. 1)

Эти структуры позволяют иерархическое развитие ВС. Процессор Р и модуль памяти М через интеллектуальный коммутатор К связываются через межпроцессорные сигналы с любым процессорным элементом ВС. Этот коммутатор обеспечивает полный протокол обмена информацией между процессорными элементами: это может быть режим ПДП или процессор ввода-вывода.

Этот модуль А) может служить как отдельная вычислительная машина или как элемент ВС.

Рис. А. 1) – каноническая структура Cm*

Вариант В) включает в свой состав процессор Р и модуль памяти М и 4 коммутатора К’. Он обеспечивает формирование двухмерной вычислительной структуры.

Рис. В. 1) – двумерная вычислительная структура.

Характеристики:

1. Наращиваемость. В системе нет принципиальных ограничений на число ЭМ и число связей между ними. Состав системы и структуру сетей связи можно формировать в соответствии с конкретными требованиями.

2. Общедоступность и распределённость памяти. Память в этой системе состоит из общей и локальной памяти. Общая память подключена к микропроцессорной шине, а локальная – входит в состав ЭМ.

Пример 2: Flex/32

Эта структура сформирована на применении ВМ на базе Моторола. ЭМ=20.180. Производит 10⁵-10⁸над 32-разрядными словами.

Ограничение быстродействия в этой системы обусловлено динамическими характеристиками аппаратуры обмена.

Все вычислительные машины 32-разрядного интерфейса представляют собой шину VME.

1. Эта система позволяет задание конфигурации как многомашинной, так и многопроцессорной.

2. Использование ЭМ для выполнения независимых программ.

3. Формирование нескольких подсистем с разделёнными ресурсами для реализации нескольких параллельных программ.

Транспьютерные вс

Коммутатор обеспечивает связь с четырьмя соседними транспьютерами (Т). Т Т-424 – это 32-разрядная машина, 8 Мб памяти, 10⁷ операций над 32-разрядными словами.

На пластине – 256 Т (1616), соединённых между собой.

RISC – процессоры

10

Основные характеристики:

1. Ограниченный набор или сокращённый набор команд.

2. Использование аппаратных средств или компиляторов для достижения максимальной нагрузки внутренних регистров для того, чтобы свести к минимуму число обращений к основной памяти.

3. Структура, как правило, конвейерного типа.

В настоящее время создаётся сильное различие между операторами языка высокого уровня и системой микрокоманд микропроцессора (МП). Одна из основных проблем – создание эффективных компиляторов, которые обеспечивали бы оптимальный вариант перевода из языка высокого уровня в машинные коды. На сегодняшний день наиболее известные компиляторы обеспечивают увеличение длины программы (относительно программы, которую бы писал программистом на Ассемблере) в 1,2 - 2 раза. При этом имеются недостатки:

а) неэффективное использование команд;

б) чрезмерный объём памяти;

в) высокая сложность компилятора.

Поэтому имеются следующие направления:

1. Создание вычислительных машин, процессоры которых имеют систему команд близкую к языкам высокого уровня (CISC – процессор).

2. МП с ограниченным набором команд (RISC)

Это взаимодополняющие структуры.

CISC:

1. Облегчить разработку компиляторов (для чего использование сложных команд для процессора вплоть до аппаратной реализации некоторых команд).

2. Повысить эффективность выполнения команд (сложные команды реализуются на микрокомандном уровне со всеми его достоинствами).

3. Обеспечить возможность применения гораздо более сложных языков высокого уровня.

	Паскаль Научная работа	Фортран Учебная программа	Паскаль Системная программа	Си Системная программа	SAL Системная программа
Assign	74	65	45	38	45	Присвоение
Loop	4	3	5	3	4	Ветвление
Call	1	3	15	12	12	Вызов к/пр
If	20	11	29	43	36	Условие
Goto	2	9	-	3	-	Безусловный переход
Другие	-	7	6	1	6

Данные таблицы получены в процессе динамических испытаний, т.е. реальные работы программ, а не по тексту программы. Эта таблица показывает, что 60% и более занимает оператор присвоения, второе место – оператор условного перехода.

В процессе выполнения команд наиболее часто встречается оператор обработки скалярного перемножения (70% от общего количества).

Из эквивалентных таблиц получено, что каждая команда в среднем считывает из памяти 0,5 операнда, а из РОН – 1,4 операнда, т.е. необходимо создавать архитектуру, в которой имеется очень быстрый доступ к РОН.