Мясцова Вопрос-ответ
1.Определения
ЭВМ- программно управляемое электронное устройство обработки информации с использованием в качестве функциональных элементов электронных устройств
Команда- краткое указание обозначающее какое либо дейсвие(LOOOOL)
Программа – последовательность команд(ОНА ТАК СКАЗАЛА!)
Система команд - соглашение о предоставляемых архитектурой средствах программирования, а именно: определённых типах данных, инструкций, системы регистров, методов адресации, моделей памяти, способов обработки прерываний и исключений, методов ввода и вывода.
Вычислительная система (ВС) - это взаимосвязанная совокупность аппаратных средств вычислительной техники и программного обеспечения, предназначенная для обработки информации.
Иногда под ВС понимают совокупность технических средств ЭВМ, в которую входит не менее двух процессоров, связанных общностью управления и использования общесистемных ресурсов (память, периферийные устройства, программное обеспечение и т.п.
3 уровни параллелизма
Уровни параллелизмаизма.
Уровень заданий – независимые задания выполняются на разных процессорах с малым взаимодействием между собой. Уровень реализуется на ВС с множеством процессоров в мультизадачном режиме.
Положим ВС с 4-мя процессорами, надо отработать задания:
S - для выполнения требуется 1 процессор, M – 2 процессора, L – 4 процессора.
Есть очередь заданий : SMLSSMLLSMM
-
Время
Задание
%-ент
использо-вания
1
SM
75
2
L
100
3
SSM
100
4
L
100
5
L
100
6
SM
75
7
M
50
Время |
Задание |
%-ент использо-вания |
1 |
SMS |
100 |
2 |
L |
100 |
3 |
SMS |
100 |
4 |
L |
100 |
5 |
L |
100 |
6 |
MM |
100 |
Как видно в первой организации последовательности подачи команд на выполнение средний процент загрузки равен 83%, а во втором 100%, следовательно, 1-а из основных задач – организация эффективного ввода данных.
Уровень программ – части одной задачи выполняются на множестве процессоров, уровень реализуется на любой параллельной ВС.
В программе выделяются независимые участки которые могут выполняться параллельноо.
For i:=1 to N Do
A[i]:=B[i]+C[i]
Если имеем 4 процессора, то распараллеливание следующее:
для 1-го i=1,5,…
для 2-го i=2,6,…
для 3-го i=3,7,…
для 4-го i=4,8,…
Разделение данных необходимо для организации параллелизма уровня программ и это разделение называется декомпозицией данных.
Уровень команд – выполнение команды разделятся на фазы, а фазы последовательных команд перекрываются за счет конвейеризации, уровень достигается на ВС с 1-им процессором.
Имеет место когда обработка нескольких команд, или выполнение различных этапов 1-ой и той же команды перекрывается во времени за счет конвейеризации вычислений и параллелизма вычислений, которое достигается благодаря наличию сдублированных ФБ.
Уровень битов – если биты данных обрабатываются параллельно то говорят о бит-параллельной операции, уровень достигается в суперскалярных ЭВМ.
При параллельной обработке используют понятие гранулярности – мера отношения объема вычислений,
выполненных в параллельной задаче к объему коммуникаций.
Гранулярность:
Крупнозернистый параллелизм (каждое параллельное вычисление мало зависит от других, требуется редкий обмен информацией между вычислениями. Единицей распараллеливания большие независимые программы 1000-и команд. Уровень параллелизма обеспечивается ОС).
Среднезернистый параллелизм (единица распараллеливания – процедуры 100-и команд, организуется программистом и компилятором).
Мелкозернистый параллелизм (параллельное вычисление мало – около 10-ов команд, единица распараллеливания – элементы выражения или операции цикла).
Если коммутационная издержка велика, то лучшую производительность дает мелкозернистый, если нет, то крупнозернистый.
4.Характеристика архитектуры системы команд
Каждая из составляющих выражения зависит от одних аспектов архитектуры системы команд и, в свою очередь, влияет на другие (рис. 2.2), что свидетельствует о необходимости чрезвычайно ответственного подхода к выбору АСК.
Исходный код на языке пасокою уровня
Оптимизирующий компилятор
Взаимосвязь между системой команд и факторами, определяющими эффективность вычислений
Общая характеристика архитектуры системы команд вычислительной машины складывается из ответов на следующие вопросы:
1. Какого вида данные будут представлены в вычислительной машине и в какой форме?
2. Где эти данные могут храниться помимо основной памяти?
3. Каким образом будет осуществляться доступ к данным?
4. Какие операции могут быть выполнены над данными?
5. Сколько операндов может присутствовать в команде?
6. Как будет определяться адрес очередной команды?
7. Каким образом будут закодированы команды?
Предметом данной главы является обзор наиболее распространенных архитектур системы команд, как в описательном плане, так и с позиций эффективности. В главе приводятся доступные статистические данные, позволяющие дополнить качественный анализ различных АСК количественными показателями. Большинство представленных статистических данных почерпнуто из общепризнанного источника - публикаций Д. Хеннеси и Д. Паттерсона. Данные были получены в результате реализации на вычислительной машине DEC VAX трех программных продуктов: компилятора с языка С GCC, текстового редактора ТеХ и системы автоматизированного проектирования Spice. Считается, что GCC и ТеХ показательны для программных приложений, где превалируют целочисленные вычисления и обработка текстов, a Spice может рассматриваться как типичный представитель вычислений с вещественными числами. С учетом того, что архитектура вычислительной машины VAX в известном смысле уже устарела, Хеннеси и Паттерсоном, а также приверженцами их методики были проведены дополнительные исследования, где программы GCC, Spice и ТеХ выполнялись на более современной ВМ, в частности MIPS R2000. Доступные данные для этого варианта также приводятся.