- •6.1 Контрольные вопросы для зачёта по дисциплине:
- •Краткая история развития вт
- •Базовая структура машины Джона фон Неймана
- •Поколения эвм
- •Представление информации в эвм
- •2.2.2. Представление других видов информации
- •2.1. Системы счисления
- •2.1.1. Перевод целых чисел
- •2.1.2. Перевод дробных чисел
- •2.6. Прямой, обратный и дополнительный коды
- •2.6.1. Прямой код
- •2.6.2. Обратный код
- •2.6.3. Дополнительный код
- •2.6.8. Модифицированные коды
- •2.4.1.Основные сведения из алгебры логики
- •2.4.3. Понятие о минимизации логических функций
- •Диаграмма Вейча функции y
- •2.4.4. Техническая интерпретация логических функций
- •Диаграмма Вейча для функции f
- •Классификация элементов и узлов эвм
- •3.3. Схемы с памятью
- •Условия работы триггера
- •Диаграмма Вейча для таблицы переходов триггера
- •Общие принципы построения современных эвм
- •3.1. Операционные устройства (алу)
- •3.2. Управляющие устройства
- •3.2.1. Уу с жесткой логикой
- •3.2.2. Уу с хранимой в памяти логикой
- •3.2.2.1. Выборка и выполнение мк
- •3.2.2.3. Кодирование мк
- •3.2.2.4. Синхронизация мк
- •5.2.1. Структура базового микропроцессора
- •Характеристики микропроцессоров фирмы Intel
- •Структура микропроцессора
- •5.2.3. Взаимодействие элементов при работе микропроцессора
- •Структура памяти эвм
- •4.2. Способы организации памяти
- •4.2.1. Адресная память
- •4.2.2. Ассоциативная память
- •4.2.3. Стековая память (магазинная)
- •4.5. Постоянные зу (пзу, ппзу)
- •4.6. Флэш-память
- •5.1.2. Размещение информации в основной памяти ibm pc
- •Назначение, принцип работы и организация системы прерываний эвм
- •Возможные структуры систем прерывания
- •Характеристики систем прерывания
- •Принципы организации ввода / вывода информации в эвм
- •8.1. Общие принципы организации вв
- •8.2. Программный вв
- •8.3. Вв по прерываниям
- •8.4. Вв в режиме пдп
- •8.4.1. Пдп с захватом цикла
- •8.4.2. Пдп с блокировкой процессора
- •Интерфейсы периферийных устройств
- •Последовательный порт
- •Системы визуального отображения информации (видеосистемы)
- •.2. Клавиатура
- •7.3. Принтер
- •.4. Сканер
- •7.5. Анимационные устройства ввода-вывода
- •7.6. Устройства ввода-вывода звуковых сигналов
- •Глава 8. Внешние запоминающие устройства (взу)
- •8.1. Внешние запоминающие устройства на гибких магнитных дисках
- •Стандартные форматы нгмд ms dos
- •8.2. Накопитель на жестком магнитном диске
- •8.3. Стриммер
- •8.4. Оптические запоминающие устройства
- •Основные внешние устройства пк
- •Компоненты материнской платы
- •Разновидности слотов
- •Типы разъемов оперативной памяти
- •Разъемы для подключения внешних устройств
- •Разъемы для подключения дисковых устройств
- •Разъемы процессоров
- •Интерфейс
- •Шинная структура
- •Типы обмена по системной магистрали.
- •Магистраль процессора.
- •Формирование сигналов системной магистрали
- •Магистрально-модульный принцип построения компьютера
- •Принципы организации арбитража магистрали
- •Классификация мп
- •2 Типы микропроцессоров
- •3.7.3 Характеристики мп
- •Структура типового микропроцессора
- •Логическая структура микропроцессора
- •Типы архитектур
- •Микропроцессорные устройства.
- •1. Технология медной металлизации
- •2. Технология soi («кремний-на-изоляторе»)
- •3. Технология Low-k dielectric
- •4. SiGe: кремниево-германиевые микросхемы
- •5. Напряженный кремний
- •1.1. Общая структура микропроцессорной системы
- •Уровни представления микропроцессорной системы
- •1.2. Построение микропроцессорных систем с использованием различных микропроцессорных комплектов
- •1.3. Основные этапы разработки микропроцессорной системы
- •Лекция 13. Рабочие станции и серверы Классификация вычислительных систем. Персональные компьютеры и рабочие станции. X-терминалы. Cерверы. (6 ч.) Классификация вычислительных систем
- •Рабочая станция
- •Микроэвм
- •Классификация аппаратных средств вычислительных систем по ф.Г. Энслоу
- •1. С общей шиной.
- •2. С перекрестной коммутацией.
- •3 Мпвк с многовходовыми озу.
- •4. Ассоциативные вс.
- •5. Матричные системы.
- •6. Конвейерная обработка информации.
- •Признаки суперЭвм
- •Сферы применения суперкомпьютеров
- •Архитектура современных суперЭвм
- •Векторные суперкомпьютеры [simd]
- •Многопроцессорные векторные суперкомпьютеры (mimd)
- •Лекция 17. Проблемно-ориентированные эвм
- •Основы конфигурирования серверов баз данных
Архитектура современных суперЭвм
Приведем классическую систематику Флинна.
В соответствии с ней, все компьютеры делятся на четыре класса в зависимости от числа потоков команд и данных. К первому классу (последовательные компьютеры фон Неймана) принадлежат обычные скалярные однопроцессорные системы: одиночный поток команд - одиночный поток данных (SISD). Персональный компьютер имеет архитектуру SISD, причем не важно, используются ли в ПК конвейеры для ускорения выполнения операций.
Второй класс характеризуется наличием одиночного потока команд, но множественного nomoka данных (SIMD). К этому архитектурному классу принадлежат однопроцессорные векторные или, точнее говоря, векторно-конвейерные суперкомпьютеры, например, Cray-1. В этом случае мы имеем дело с одним потоком (векторных) команд, а потоков данных - много: каждый элемент вектора входит в отдельный поток данных. К этому же классу вычислительных систем относятся матричные процессоры, например, знаменитый в свое время
ILLIAC-IV. Они также имеют векторные команды и реализуют векторную обработку, но не посредством конвейеров, как в векторных суперкомпьютерах, а с помощью матриц процессоров.
К третьему классу - MIMD - относятся системы, имеющие множественный поток команд и множественный поток данных. К нему принадлежат не только многопроцессорные векторные суперЭВМ, но и вообще все многопроцессорные компьютеры. Подавляющее большинство современных суперЭВМ имеют архитектуру MIMD.
Четвертый класс в систематике Флинна, MISD, не представляет практического интереса,по крайней мере для анализируемых нами компьютеров. В последнее время в литературе часто используется также термин SPMD (одна программа - множественные данные). Он относится не к архитектуре компьютеров, а к модели распараллеливания программ и не является расширением систематики Флинна. SPMD обычно относится к MPP (т.е. MIMD) - системам и означает, что несколько копий одной программы параллельно выполняются в разных процессорных узлах с разными данными.
Векторные суперкомпьютеры [simd]
Среди современных суперЭВМ эту архитектуру имеют однопроцессорные векторные суперкомпьютеры. Типичная схема однопроцессорного векторного суперкомпьютера представлена на примере FACOM VP-200 японской фирмы Fujitsu . Похожую архитектуру имеют и другие векторные суперкомпьютеры, например, фирм Cray Research и Convex . Общим для всех векторных суперкомпьютеров является наличие в системе команд векторных операций, например, сложение векторов, допускающих работу с векторами определенной длины, допустим, 64 элемента по 8 байт. В таких компьютерах операции с векторами обычно выполняются над векторными регистрами, что, однако, совсем не является обязательным. Наличие регистров маски позволяет выполнять векторные команды не над всеми элементами векторов, а только над теми, на которые указывает маска.
Со времен Cray-1 многие векторные суперкомпьютеры, в том числе ЭВМ серии VP от Fujitsu и серии S компании Hitachi, имеют важное средство ускорения векторных вычислений,называемое зацепление команд. Рассмотрим,например, следующую последовательность команд, работающих с векторными V-регистрами в компьютерах Cray:
V2=V0*V1
V4=V2+V3
Ясно, что вторая команда не может начать выполняться сразу вслед за первой - для этого первая команда должна сформировать регистр V2, что требует определенного количества тактов. Средство зацепления позволяет, тем не менее, второй команде начать выполнение, не дожидаясь полного завершения первой: одновременно с появлением первого результата в регистре V2 его копия направляется в функциональное устройство сложения, и запускается вторая команда. Разумеется, детали возможностей зацепления разных векторных команд отличаются у разных ЭВМ.
Что касается скалярной обработки, то соответствующая подсистема команд в японских суперкомпьютерах Fujitsu и Hitachi совместима с IBM/370, что имеет очевидные преимущества. При этом для буферизации скалярных данных используется традиционная кэш-память. Напротив, компания Cray Research, начиная с Сгау-1, отказалась от применения кэш-памяти. Вместо этого в ее компьютерах используются специальные программно-адресуемые буферные В- и Т-регистры. И лишь в последней серии, Cray T90, была введена промежуточная кэш-память для скалярных операций. Отметим, что на тракте оперативная память - векторные регистры промежуточная буферная память отсутствует, что вызывает необходимость иметь высокую пропускную способность подсистемы оперативной памяти: чтобы поддерживать высокую скорость вычислений, необходимо быстро загружать данные в векторные регистры и записывать результаты обратно в память. Но некоторые векторные суперЭВМ, например, IBM ES/9000, работают с операндами-векторами, расположенными непосредственно в оперативной памяти. Скорее всего, такой подход является менее перспективным с точки зрения производительности, в частности, потому, что для поддержания высокого темпа вычислений для каждой векторной команды требуется быстрая выборка векторных операндов из памяти и запись результатов обратно.