Лекция 5. Архитектуры вычислительных систем

Задание 1.

Какие подходы используются для отображения и понимания функционально-логической составляющей архитектуры вычислительной системы.

Приведите примеры.

Ответ:

Один из вариантов классификации архитектур вычислительных систем:

Гарвардская архитектура;

Классическая (принстонская) архитектура (фон Неймана);

Многопроцессорная архитектура;

Многомашинная архитектура;

Системы с параллельными вычислениями (тема следующей лекции …).

Другие варианты классификации архитектур:

Классификация Флинна

Классификация Базу

Классификация Дазгупты

Классификация Джонсона

Классификация Дункана

Классификация Кришнамарфи

Классификация Скилликорна

Классификация Фенга

Классификация Хендлера

Классификация Хокни и т.д.

Задание 2.

Чем отличаются подходы к классификации архитектур Базу, Кришнамарфи и Фенга.

Ответ:

Базу:

На первом этапе мы определяем, какой уровень параллелизма используется в вычислительной системе. Одна и та же операция может одновременно выполняться над целым набором данных, определяя параллелизм на уровне данных

Второй уровень в классификационном дереве фиксирует метод реализации алгоритма.

Третий уровень конкретизирует тип параллелизма, используемого для обработки инструкций машины: конвейеризация инструкций или их независимое (параллельное) выполнение.

Последний уровень данной классификации определяет способ управления, принятый в вычислительной системе: синхронный или асинхронный. Если выполнение команд происходит в строгом порядке, определяемом только сигналами таймера и счетчиком команд, то будем говорить о синхронном способе управления.

Кришнамарфи

Первые два уровня практически один к одному повторяют А.Базу

Третий уровень классификации, топология и природа связи процессоров, тесно связан со вторым.

Четвертый уровень - способ управления процессорами, определяет общий принцип функционирования всей совокупности процессоров вычислительной системы: синхронный, dataflow или асинхронный.

Фенга:

Разрядно-последовательные пословно-последовательные (n=m=). В каждый момент времени такие компьютеры обрабатывают только один двоичный разряд.

Разрядно-параллельные пословно-последовательные (n > 1 , m = 1).

Разрядно-последовательные пословно-параллельные (n = 1 , m > 1). Как правило вычислительные системы данного класса состоят из большого числа одноразрядных процессорных элементов, каждый из которых может независимо от остальных обрабатывать свои данные.

Разрядно-параллельные пословно-параллельные (n > 1, m > 1).

Задание 3.

Представьте графическое обозначение архитектуры SIMD.

Ответ:

Задание 4.

Что такое технология Hyper-Threading (НТ)? За счет чего происходит увеличение скорости обработки?

Ответ:

После включения HTT один физический процессор (одно физическое ядро) определяется операционной системой как два отдельных процессора (два логических ядра). При определённых рабочих нагрузках использование HTT позволяет увеличить производительность процессора. Суть технологии: передача «полезной работы» (бездействующим исполнительным устройствам.

Задание №5.

Существуют ли процессоры, которые можно отнести к классу CISC и RISC?

Ответ: Да, существуют.