Описание лабораторной установки

Лабораторная работа выполняется на ПЭВМ типа IBM, работающей в среде Windows 98/2000 и выше. Программа имитационного моделирования составлена на языке Delphi 7.0. Она позволяет исследовать архитектуру многопроцессорной вычислительной системы типа UMA SMP с шинной организацией, содержащую основную (оперативную), локальную и КЭШ-память.

Рис . 7.3. Общая структура крупномасштабной мультипроцессорной ВС с протоколами обмена на основе справочников

Как и в программе Memory, в модели представлены шины адреса микропроцессоров и системная шина. Имитационная модель отображает выполнение обращения к памяти. Имеется возможность сравнивать различные архитектурные решения и режимы их работы.

Исходными данными для моделирования являются:

- количество процессоров в системе;

- количество команд обращения к памяти;

- доля команд обращения к памяти в общей смеси;

- доля команд чтения в последовательности;

- доля команд записи в общей смеси;

- конфигурация многопроцессорного вычислительного комплекса;

- объем оперативной памяти (измеряется в строках);

- объем КЭШ-памяти (измеряется в строках);

- объем локальной памяти (измеряется в строках);

- для конфигурации с локальными устройствами памяти – вероятности обращения к ним и основной памяти;

- времена чтения и записи в оперативную память (измеряются в тактах);

- времена чтения и записи в КЭШ (измеряются в тактах);

- времена чтения и записи в локальную память (измеряются в тактах).

Результаты моделирования представляются в виде:

- количества выполненных команд;

- общего количества выполненных тактов;

- среднего числа тактов на команду;

- средней загрузки системной шины.

- количества тактов простоя каждого процессора в ожидании завершения операций с памятью или освобождения системной шины;

- количества КЭШ-промахов каждого процессора.

Исполняемый модуль программы моделирования имеет имя MultMemи находится в папке Lab 7. Его запуск осуществляется традиционным способом. После запуска на экране появляется основное окно, которое позволяет задать параметры модели и один из трех режимов моделирования: непрерывный, потактовый и по таймеру. Их выбор, как и в предыдущих работах, осуществляется с помощью меню Режим моделирования.

В начале необходимо задать исходные данные. Эта процедура, как и в предыдущей работе, выполняется с помощью меню Параметры. При выборе указанного пункта появляется окно, содержащее несколько закладок.

Диалоговое окно, вызываемое этим пунктом, имеет пять вкладок.

Вкладки Взаимодействие, Циклы и Командыпозволяют задать те же параметры, что и в предыдущей работе.

Вкладка Памятьпозволяет выбрать конфигурацию многопроцессорного вычислительного комплекса на основе архитектуры UMA SMP с шинной организацией:

a) без КЭШ-памяти;

b) с КЭШ-памятью;

c) с КЭШ и локальными памятями.

С помощью вкладки Объем памятиможно задать объемы памяти всех типов, а вкладка Другие- интервал таймера и количество процессоров в системе (1, 2, 4 или 8).

После осуществления всех необходимых настроек можно переходить к исследованиям.

В процессе моделирования по шинам адреса процессоров, входящих в состав системы последовательно поступают адреса строк, которые необходимо считать или перезаписать в память. Вначале эти строки ищутся в КЭШе. Если их там нет (КЭШ-промах), то идет запрос либо к локальной памяти, либо к общей памяти. После сеанса взаимодействия, протекающего в соответствии с настройками модели, происходит считывание (запись) искомой строки. Две цифры в скобках в начале имени строки указывают номер версии ее содержимого.

Результатами работы программы, как отмечалось выше, являются количество выполненных тактов и команд, среднее время выполнения команды в тактах, средняя загрузка системной шины, а также количества КЭШ-промахов и простоев для каждого процессора системы.