Конспект лекций по дисциплине "Архитектура вычислительных систем"

Введение.

Основные понятия и определения.

Под параллельной ЭВМбудем понимать ЭВМ, состоящую из множества связанных определенным образом вычислительных блоков, которые способны функционировать совместно и одновременно выполнять множество арифметико-логических операций, принадлежащих одной задаче (программе).

Применительно к вычислительным системам термин"архитектура" может быть определен как распределение функций, реализуемых системой, по отдельным ее уровням

Параллелизм– это возможность одновременного выполнения нескольких арифметико-логических или служебных операций.

Определение понятия "архитектура эвм"

Термин "архитектура ЭВМ" трактуется самым различным образом. Поэтому необходимо определить, что под ним будет подразумеваться.

1. Понятие "архитектура параллельной ЭВМ" включает совокупность свойств, определяющих состав и связи оборудования (структуру ЭВМ), типы используемых параллельных вычислительных алгоритмов (алгоритмику) и средства программирования (языки, трансляторы, операционные системы).

2. Применительно к вычислительным системам термин "архитектура" может быть определен как распределение функций, реализуемых системой, по отдельным ее уровням и точное определение ее границ между этими уровнями. Таким образом, если архитектуре системы отведен некоторый уровень, то в первую очередь необходимо установить какие системные функции полностью или частично выполняются компонентами системы, находящимися выше или ниже заданного уровня. После решения этой задачи следующий шаг заключается в точном определении интерфейсов для рассматриваемого уровня.

Таким образом, архитектура вычислительной системы предполагает многоуровневую организацию. Специфическим свойством архитектуры вычислительной системы является возможность выделения в ней набора уровней абстракции.

Последняя разновидность архитектуры может быть определена как мультипроцессорная архитектура (она не представлена на рисунке, поскольку отражает скорее вертикальный, чем горизонтальный разрез системы). Такая архитектура предусматривает распределение функций между группой процессоров с разграничением функций вычислительной системы между этими процессорами и определением соответствующих интерфейсов.

Приведенный здесь общий обзор архитектуры различных уровней организации вычислительной системы позволяет теперь определить термин "архитектура ЭВМ"

Основные этапы развития параллельной обработки

Идея параллельной обработки возникла одновременно в появлением

Часть 1. Параллельные процессы и вычислительные системы

Тема 1.1. Основные принципы параллельной обработки

Известны два основных метода повышения быстродействия ЭВМ: использование все более совершенной элементной базы и параллельное выполнение вычислительных операций.

Параллелизм как магистральное направление развития архитектуры ЭВМ приходит на смену «классическим» принципам построения последовательных машин, базирующихся на модели ЭВМ, предложенной Дж. Фон Нейманом. Несоответствие между принципами организации памяти в последовательной ЭВМ фон Неймана и описаниями данных и их преобразований на логическом уровне определяется как семантический разрыв. Для согласования многомерных в общем случае описаний данных с возможностями их представления в последовательной линейной памяти необходимы какие-то специальные средства. Эти средства в виде некоторых соглашений (правил), механизмов и процессов реализуются на разных уровнях языковыми, программными и аппаратными компонентами архитектуры ЭВМ. Таким образом, наводится мост между реальным многомерным и параллельным миром и последовательным в своей основе подходом к его представлению в машинных моделях.