Цилькер Б.Я., Орлов С.А. Организация ЭВМ и систем

Контрольные вопросы 5 8 5

Контрольные вопросы

1. Какой уровень параллелизма в обработке информации обеспечивают вычис­ лительные системы класса SIMD?

2.На какие структуры данных ориентированы средства векторной обработки?

3.Благодаря чему многомерные массивы при обработке можно рассматривать в качестве одномерных векторов?

4.Поясните различие между конвейерными и векторно-конвейерными вычисли­ тельными системами.

5.Поясните назначение регистров векторного процессора: регистра длины век­ тора, регистра максимальной длины вектора, регистра вектора индексов и ре­ гистра маски.

6.Для чего используются операции упаковки/распаковки вектора?

7.Оцените выигрыш в быстродействии векторного процессора за счет сцепления векторов.

8.В чем заключается принципиальное различие между векторными и матричны­ ми вычислительными системами?

9.Какими средствами обеспечивается подготовка программ для матричных вы­ числительных систем и их загрузка?

10.По какому принципу в матричной ВС команды программы распределяются между центральным процессором и массивом процессоров?

И.Каким образом в матричной ВС реализуются предложения типа IF-THEN- ELSE?

12.Как идентифицируются отдельные процессорные элементы в массиве процес­ соров матричной ВС?

13.Какие схемы глобального маскирования применяются в матричных ВС и в ка­ ких случаях каждая из них является предпочтительной?

14.Могут ли участвовать в вычислениях замаскированные (пассивные) процес­ сорные элементы матричной ВС и в каким виде это участие проявляется?

15.Поясните различие между ассоциативной памятью и ассоциативным процес­ сором.

16.В чем выражается аналогия между матричными и ассоциативными ВС?

17.Какую особенность систолической ВС отражает ее название?

18.Объясните достоинства и недостатки систолических массивов типа ULA, BLA, TLA.

19.Сформулируйте правила объединения простых команд в командное слово сверх­ большой длины.

20.Чем ограничивается количество объединяемых команд в технологии EPIC?

21.Поясните назначение системы предикации и ее реализацию в архитектуре

•IA-64. ,

Кластерные вычислительные системы 5 9 3

поскольку требует придания ЗУ основной памяти дополнительной, достаточно сложной логики. Тем не менее это позволяет поднять производительность, так как каждый процессор имеет выделенный тракт к каждому модулю ОП. Другое преи­ мущество многопортовой организации — возможность назначить отдельные мо­ дули памяти в качестве локальной памяти отдельного процессора. Эта особенность позволяет улучшить защиту данных от несанкционированного доступа со сторо­ ны других процессоров.

Архитектура с централизованным устройством управления

Централизованное устройство управления (ЦУУ) сводит вместе отдельные пото­ ки данных между независимыми модулями: процессором, памятью, устройствами ввода/вывода. ЦУУ может буферйзировать запросы, выполнять синхронизацию и арбитраж. Оно способно передавать между процессорами информацию о состо­ янии и управляющие сообщения, а также предупреждать об изменении информа­ ции в кэшах. Недостаток такой организации заключается в сложности устройства управления, что становится потенциальным узким местом в плане производитель­ ности. В настоящее время подобная архитектура встречается достаточно редко, но она широко использовалась при создании вычислительных систем на базе машин семейства IBM 370.

Кластерные вычислительные системы

Одно из самых современных направлений в области создания вычислитель­ ных систем — это кластеризация. По производительности и коэффициенту готовности кластеризация представляет собой альтернативу симметричным мультипроцессорным системам. Понятие кластер определим как группу вза­ имно соединенных вычислительных систем (узлов), работающих совместно, составляя единый вычислительный ресурс и создавая иллюзию наличия един­ ственной ВМ. В качестве узла кластера может выступать как однопроцессор­ ная ВМ, так и ВС типа SMP или МРР. Важно лишь то, что каждый узел в со­ стоянии функционировать самостоятельно и отдельно от кластера. В плане архитектуры суть кластерных вычислений сводится к объединению несколь­ ких узлов высокоскоростной сетью. Для описания такого подхода, помимо тер­ мина «кластерные вычисления», достаточно часто применяют такие названия, как: кластер рабочих станций (workstation cluster), гипервычисления (hypercomputing), параллельные вычисления на базе сети (network-based concurrent computing), ультравычисления (ultracomputing).

Изначально перед кластерами ставились две задачи: достичь большой вычис­ лительной мощности и обеспечить повышенную надежность ВС. Пионером в об­ ласти кластерных архитектур считается корпорация DEC, создавшая первый ком­ мерческий кластер в начале 80-х годов прошлого века.

В качестве узлов кластеров могут использоваться как одинаковые ВС (гомо­ генные кластеры), так и разные (гетерогенные кластеры). По своей архитектуре кластерная ВС является слабо связанной системой.