
- •Министерство образования и науки украины государственное высшее учебное заведение «донецкий нацинальный технический университет»
- •Конспект лекций
- •По дисциплине "Компьютерные системы"
- •1 Мультипроцессорные в с (м п в с)
- •Упрощенная схема мпвс
- •Структурная организация мпвс с общей шиной
- •1.3 Мпвс с перекрестной коммутацией
- •1.4 Мпвс с многовходовыми озу
- •1.5. Характеристики мпвс
- •1.6 Свойства мпвс
- •Выборка команд со сдвигом во времени
- •Выборка широким словом
- •Поточная организация уво
- •2.4 Структура конвейерного процессора
- •Конвейерный процессор для векторной обработки
- •3 Вс с матричной структурой
- •Процессорная матрица (пм) с локальной памятью
- •4. Матричные процессоры
- •5. Ассоциативные вс (авс)
- •6 Систолические массивы
- •7 Однородные системы и среды
- •8 Многопроцессорная система с программируемой архитектурой (мпспа)
- •9 Функционально распределенные вычислительные системы
- •10.1 Структура соо
- •10.2. Сетевые модели соо
- •10.3. Теорема Джексона
- •10.4. Постановка задач синтеза соо
- •10.5. Синтез соо с заданным временем ответа (с заданной производительностью)
- •10.6. Синтез соо с заданной стоимостью
- •11. Планирование работ в вычислительных системах
- •11.1. Планирование по критерию минимума суммарного времени выполнения работ
- •Планирование работ на основе двухфазной модели вс
- •Планирование работ на основе трехфазной модели вс
- •11.1.3. Эвристический алгоритм планирования работ в вс
- •11.2. Планирование работ по критерию максимальной загрузки устройств
8 Многопроцессорная система с программируемой архитектурой (мпспа)
Один из вариантов однородной вычислительной среды -многопроцессорная система с программируемой архитектурой.
Важнейшая составная часть многопроцессорной системы является универсальная коммутационная среда (УКС), которая состоит из однотипных, соединенных друг с другом регулярным образом автоматических ячеек.
Простейший коммутационный элемент (КЭ),необходимый для построения плоской УКС, содержит два входа и два выхода и связан с четырьмя соседними КЭ. В таком элементе возможны девять вариантов внутренней коммутации:
Рис.8.1.
Структура МПСПА
Рис.8.1.
Первый этап: распределение крупных операций между ПЭ и настройка данных ПЭ на эти операции. Примеры крупных операций: интегрирование, дифференцирование, матричные операции, быстрое преобразование Фурье. Использование таких макроопераций значительно упрощает программирование.
Второй этап: настройка необходимых каналов связи между ПЭ в УКС. После этого осуществляется автоматический режим работы МПСПА.
Рассмотрим настройку и функционирование УКС.
Для образования каналов передачи информации намечается непрерывная цепочка КЭ, соединяющих входы и выходы нужных ПЭ. После выбора канала связи во все выбранные КЭ вводится код настройки, затем канал связи становится подобным сдвиговому регистру, в котором информация потактно передается от одного КЭ к другому.
Настройка КЭ может производиться как вручную, так и автоматически (самонастройка УКС).
Для автоматического образования одного канала связи между двумя ПЭ можно воспользоваться волновым принципом.
Процедура распространения волны:
Вначале в УКС указываются входной и выходной КЭ. Затем входной элемент соединяется со всеми исправными и незанятыми соседними элементами, образуя новый фронт, до тех пор, пока фронт не достигнет нужного выходного КЭ.
После этого в элементы, составляющие кратчайший путь между двумя ПЭ, заносятся коды настройки, а остальные связи разрываются.
Эффективность системы с программируемой архитектурой зависит от величины коэффициента k = t 3/tH , где t3- время решения задачи; tH- время настройки системы.
Чем больше k, тем эффективнее система .Так как tH - велико, то повысить k можно увеличением t3.
Один из путей увеличения t 3 - после настройки система длительное время используется для решения одной и той же задачи.
Особенности МПСПА :
1) высокое быстродействие при решении крупных задач;
2) наиболее выгоден режим конвейерной обработки;
3) параллелизм процессоров управления доступа к данным и обработки;
4) распределенность процессоров управления, доступа к данными обработки между модулями системы, т.е. децентрализованность управления работой системы и ассинхронность взаимодействия процессоров и модулей;
5) перестраиваемость структуры с целью адаптации системы к потребностям задач и повышение устойчивости к отказам элементов;
6) открытость, т.е. возможность развития системы за счет подключения к ней модулей без изменения принципов функционирования имеющихся модулей.