Библиотека Рефераты Курсовые Дипломы Поиск
Библиотека Рефераты Курсовые Дипломы Поиск
сделать стартовой добавить в избранное
Кефирный гриб на сайте www.za4et.net.ru

Компьютеры, Программирование Компьютеры, Программирование

Принципы организации параллелизма выполнения машинных команд в процессорах

Браслет светоотражающий, самофиксирующийся, желтый.
Изготовлены из влагостойкого и грязестойкого материала, сохраняющего свои свойства в любых погодных условиях. Легкость крепления позволяет
66 руб
Раздел: Прочее
Ручка "Помада".
Шариковая ручка в виде тюбика помады. Расцветка корпуса в ассортименте, без возможности выбора!
25 руб
Раздел: Оригинальные ручки
Пакеты с замком "Extra зиплок" (гриппер), комплект 100 штук (150x200 мм).
Быстрозакрывающиеся пакеты с замком "зиплок" предназначены для упаковки мелких предметов, фотографий, медицинских препаратов и
148 руб
Раздел: Гермоупаковка

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Южно-Уральский государственный университет Кафедра прикладной математики Курсовая работа по дисциплине «Архитектура ЭВМ и ВС» на тему: «Принципы организации параллелизма выполнения машинных команд в процессорах» Выполнила:студентка группы ММ-392 Соловьева М.Н. Дата « » « »2007 г. Проверил: Никитин Г.А. Дата « » « »2007 г. Оценка Челябинск 2007 содержание введение 1 Классификация параллельных ВС 1.1 Классификация Флинна 1.2 Системы с общей и распределенной памятью 2 Конвейеры операций 2.1 Конвейеры 2.2 Оценка производительности идеального конвейера 2.3 Конфликты в конвейере и способы минимизации их влияния на производительность процессора 3 Суперскалярные архитектуры 3.1 Работа суперскалярного конвейера 3.2 Трудности реализации 3.3 Историческая справка 4 VLIW-архитектура 4.1 Аппаратно-программный комплекс VLIW 4.2 Устройство VLIW-процессора 4.3 Принцип действия VLIW-компилятора 4.4 Трудности реализации VLIW 5 Предсказание переходов 6 Матричные процессоры 6.1 Матричные процессоры 6.2 Векторный процессор 6.3 Внутрипроцессорная многопоточность 6.4 Многопоточность в Pe ium 4 7 Закон Амдала. Закон Густафсона 7.1 Ускорение, эффективность, загрузка и качество 7.2 Закон Амдала 7.3 Закон Густафсона вывод список литературы введение Спрос на компьютеры, работающие с все более и более высокой скоростью, не прекращается. Астрономы пытаются воспроизвести всю историю Вселенной с момента большого взрыва и до сегодняшнего дня. Фармацевты хотели бы разрабатывать новые лекарственные препараты с помощью компьютеров, не принося в жертву легионы крыс. Разработчики летательных аппаратов могли бы получать лучшие результаты, если бы вместо строительства огромных аэродинамических труб моделировали свои конструкции на компьютере. Какими бы мощными ни были компьютеры, их возможностей никогда не хватит для решения многих нетривиальных задач (особенно научных, технических и промышленных). Быстродействие процессоров растет, но у них постоянно возникают проблемы со скоростью передачи информации, поскольку скорость распространения электромагнитных волн в медных проводах и света в оптико-волоконных кабелях прежнему остается равной 20 см/нс, независимо от того, насколько умны инженеры компании I el. Кроме того, чем быстрее работает процессор, тем сильнее он нагревается, поэтому возникает задача защиты его от перегрева. Разработчики компьютеров стремятся к тому, чтобы повысить производительность своих машин. Один из способов заставить процессоры работать быстрее - повышение их тактовой частоты, однако при этом существуют технологические ограничения. Поэтому большинство разработчиков для повышения производительности при данной тактовой частоте процессора используют параллелизм (выполнение двух или более операций одновременно). Существует две основные формы параллелизма: параллелизм на уровне команд и параллелизм на уровне процессоров. В первом случае параллелизм реализуется за счет запуска большого количества команд каждую секунду. Во втором случае над одним заданием работают одновременно несколько процессоров.

Каждый подход имеет свои преимущества. Параллелизм можно вводить на разных уровнях. На самом низком уровне он может быть реализован в процессоре за счет конвейеризации и суперскалярной архитектуры с несколькими функциональными блоками. На следующем уровне возможно внедрение в систему внешних плат ЦП с улучшенными вычислительными возможностями. Как правило, в подключаемых процессорах реализуются специальные функции, такие как обработка сетевых пакетов, обработка мультимедийных данных, криптография. Производительность специализированных приложений за счет этих функций может быть повышена в 5-10 раз. Чтобы повысить производительность в сто, тысячу или миллион раз, необходимо свести воедино многочисленные процессоры и обеспечить их эффективное взаимодействие. Этот принцип реализуется в виде больших мультипроцессорных систем и мультикомпьютеров (кластерных компьютеров). Естественно, объединение тысяч процессоров в единую систему порождает новые проблемы, которые нужно решать. Наконец, в последнее время появилась возможность интеграции через Интернет целых организаций. В результате формируются слабо связанные распределенные вычислительные сетки, или решетки. Такие системы только начинают развиваться, но их потенциал весьма высок. Когда два процессора или обрабатывающих элемента находятся рядом и обмениваются большими объемами данных с небольшими задержками, они называются сильно связанными ( igh ly coupled). Соответственно, когда два процессора или обрабатывающих элемента располагаются далеко друг от друга и обмениваются небольшими объемами данных с большими задержками, они называются слабо связанными (loosely coupled). 1 Классификация параллельных ВС 1.1 Классификация Флинна Даже краткое перечисление типов современных параллельных вычислительных систем (ВС) дает понять, что для ориентирования в этом многообразии необходима четкая система классификации. От ответа на главный вопрос — что заложить в основу классификации — зависит, насколько конкретная система классификации помогает разобраться с тем, что представляет собой архитектура ВС и насколько успешно данная архитектура позволяет решать определенный круг задач. Общепринята удачная классификация ВС, которую предложил в 1970 г. Г. Флин (США). Основным определяющим архитектурным параметром он выбрал взаимодействие потока команд и потока данных (операндов и результатов). ОКОД — «один поток команд — один поток данных» (SISD - «Si gle I s ruc io , Si gle Da a»). В ЭВМ классической архитектуры ведется последовательная обработка команд и данных. Команды поступают одна за другой (за исключением точек ветвления программы), и для них из ОЗУ или регистров также последовательно поступают операнды. Одной команде (операции) соответствует один необходимый ей набор операндов. Представителями этого класса являются, прежде всего, классические фоннеймановские ВМ. То, что для увеличения скорости обработки команд и скорости выполнения арифметических операций может применяться конвейерная обработка, не имеет значения, поэтому в класс SISD од­новременно попадают как ВМ CDC 6600 со скалярными функциональными устройствами, так и CDC 7600 с конвейерными.

Некоторые специалисты считают, что к SISD-системам можно причислить и векторно-конвейерные ВС, если рассматривать вектор как неделимый элемент данных для соответствующей команды. Тип ОКМД— «один поток команд — много потоков данных» (SIMD — «Si gle I s ruc io — Mul iple Da a») охватывает ВС, в которых одной ко­мандой обрабатывается набор данных, множество данных, вектор, и вы­рабатывается множество результатов. Это векторные и матричные системы, в которых по одной команде выполняется одна и та же операция над всеми элементами массива — вектора или матрицы, распределенными между процессорными (обрабатывающими) элементами ПЭ или процессо­рами. Принцип обработки показан на рисунке 1.2. Отечественные векторные ВС — ПС-2000, ПС-2100. Допускают организацию матричной обработки. Классический пример матричной архитектуры - ILLIAC-IV (США). К типу МКОД — «много потоков команд — один поток данных» (MISD — «Mul iple I s ruc io — Si gle Da a») принято относить векторный конвейер (обычно в составе ВС, чтобы подчеркнуть основной используемый принцип вычислений), например, в составе ВС Сгеу-1, «Электроника ССБИС». На векторном конвейере производится последовательная обработка одного потока данных многими обрабатывающими устройствами (ступенями, станциями) конвейера. К такому же типу относится ВС, реализующая макроконвейер (ВС «Украина»). В ней задача, решаемая циклически, «разрезается» на последовательные этапы, закрепляемые за отдельными процессорами. Запускается конвейер многократного выполнения цикла, составляющего задачу. Тип МКМД — «много потоков команд — много потоков данных» (MIMD — «Mul iple I s ruc io — Mul iple Da a»). Класс предполагает на­личие в вычислительной системе множества устройств обработки команд, объединенных в единый комплекс и работающих каждое со своим потоком команд и данных. Класс MIMD чрезвычайно широк, поскольку включает в себя всевозможные мультипроцессорные системы. Кроме того, приобщение к классу MIMD зависит от трактовки. Так, ранее упоминавшиеся векторно-конвейерные ВС можно вполне отнести и к классу MIMD, если конвейерную обработку рассматривать как выполнение множества команд (операций ступеней конвейера) над множественным скалярным потоком. Схема классификации Флинна вплоть до настоящего времени является наиболее распространенной при первоначальной оценке той или иной ВС, поскольку позволяет сразу оценить базовый принцип работы системы, чего часто бывает достаточно. Однако у классификации Флинна имеются и очевидные недостатки, например неспособность однозначно отнести некоторые архитектуры к тому или иному классу. Другая слабость — это чрезмерная насыщенность класса MIMD. Все это породило множественные попытки либо модифицировать классификацию Флинна, либо предложить иную систему классификации. 1.2 Системы с общей и распределенной памятью Системы с общей (разделяемой) оперативной памятью образуют со­временный класс ВС — многопроцессорных супер-ЭВМ. Одинаковый доступ всех процессоров к программам и данным представляет широкие возможности организации параллельного вычислительного процесса (параллельных вычислений).

Чтобы максимально сократить общее время выполнения команд, Крей решил, что в его процессоре единственными операциями с памятью будут загрузка в регистр содержимого памяти по некоторому адресу и сохранение содержимого регистра по некоторому адресу в памяти. Любые действия над данными должны производиться только в регистрах. Тогда это было очень непривычно: ведь большинство других компьютеров позволяли выполнять операции над данными в памяти без использования регистров. Например, команды S/360 позволяют сложить два находящихся в памяти операнда и записать сумму обратно в память. Эта операция занимает очень много времени, но выполняется одной машинной командой. Команды данного типа называются командами память-память. Для выполнения той же самой операции на машине Крея потребовалось бы пять команд. Сначала две команды загрузки поместили бы данные в два регистра. Затем команда сложения просуммировала бы содержимое этих регистров и поместила бы результат обратно в регистр. И, наконец, команда сохранения переписала бы сумму из регистра в память[ 12 ]

1. Процессор для ограниченного набора команд /часть 6 (7)

2. Процессор для ограниченного набора команд /2 (4)

3. Процессор для ограниченного набора команд /4 (4)

4. Процессор для ограниченного набора команд /часть 2 (7)

5. Процессор для ограниченного набора команд /часть 4 (7)

6. Система команд. Структура слова команд. Синтаксис команд. Группы команд
7. Параллелизм как способ параллельной обработки данных
8. Моделирование процессора (операционного и управляющего автоматов) для выполнения набора машинных команд

9. Микропроцессор Z80 его структура и система команд

10. Разработка командного процессора, реализующего команды dir и mkdir на ассемблере

11. Классификация машин и инструментов для обработки древесины

12. Параллельные машины баз данных

13. Обзор методов оптимизации кода для процессоров с поддержкой параллелизма на уровне команд

14. Основы параллельного программирования на кластере и разработка элективного курса «Администрирование в информационных системах и администрирование виртуальных машин»

15. Капитальный ремонт пути на щебеночном балласте с укладкой железобетонных шпал с применением машин тяжелого типа

16. Словарь по уборочным машинам и комбайнам

Пакеты фасовочные "Paclan", 26x35 см, 1000 штук.
Производятся из пищевого полиэтилена и безвредны для человека. Сохраняют свежесть продуктов. Пакеты выпускаются разного размера, что
305 руб
Раздел: Пакеты для продуктов
Декоративная наклейка-ростомер "Ракета", арт. EZG-1001.
Размер: 40x75 см.
366 руб
Раздел: Ростомеры
Набор для составления букета из мягких игрушек "LOVE", 3 зайки.
Яркий и нестандартный подарок - букет из мягких игрушек вызовет восторг у всех, независимо от возраста и положения. К тому же, этот букет
496 руб
Раздел: Дизайнерские игрушки

17. Процессоры обработки текстовой информации

18. Микропроцессор В1801ВМ1 архитектура и система команд

19. Выборочные ответы к государственному экзамену факультета ВМС специальности 2201 "Вычислительные машины комплексы систем и сети"

20. Вычислительные машины и системы

21. Многопроцессорный вычислительный комплекс на основе коммутационной матрицы с симметричной обработкой заданий всеми процессорами

22. Изучение системы команд микропроцессора Intel 8086 и аппаратных особенностей ПЭВМ IBM PC
23. Человеко-машинный интерфейс, разработка эргономичного интерфейса
24. Команда ветвления, команда повторения

25. Процессоры обработки текстовой информации

26. Отчет по производственной практики на молочном предприятии «Петмол»: изучение разливочно-упаковочной машины

27. Машины для дробления, сортировки и мойки каменных материалов

28. Цифровые машины фирмы Xeikon

29. Детали машин

30. Водоснабжение (дождевальные и поливные машин)

31. Эксплуатация машин в пустынно-степной местности

32. Проект медницко-радиаторного отделения ЦРММ ПМК для ТОиР универсального парка строительных машин в кол-ве 173 ед.

Планшетик "Маленький всезнайка".
Ваш малыш хочет знать всё обо всём? Тогда ему обязательно понравится новый планшетик от компании "Азбукварик"! 200 вопросов, 20
445 руб
Раздел: Планшеты и компьютеры
Свечи чайные в гильзе (100 штук).
Вес: 12 гр. Высота: 1,6 см. Диаметр: 3,8 см. t горения: 3,5 ч В упаковке: 100 штук. Материал: парафин.
634 руб
Раздел: Свечи чайные
Карандаши цветные "Космос", 36 цветов.
Шестигранный корпус. Яркие насыщенные цвета. В комплекте: 36 цветных карандаша.
354 руб
Раздел: Более 24 цветов

33. Расчет сборочной машины для сборки детали "Пластина контактная"

34. Комплексный дипломный проект: Проект участка по производству технологических приспособлений для электромеханического восстановления и укрепления поверхностного слоя деталей машин. Цилиндрические поверхности

35. Комплексный дипломный проект: Проект участка по производству технологических приспособлений для электромеханического восстановления и укрепления поверхностного слоя деталей машин. Плоские поверхности.

36. Лекции "Детали Машин"

37. Отчет по 1-ой производственной практике (для студентов специальности 17.02.00 "Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов")

38. Расчёт параметров режима, элементов сварочного контура и трансформатора машины для контактной точечной сварки
39. Детали машин
40. Шпоры по эксплуатации машинно-тракторного парка

41. Оптимизация состава машинно-тракторного парка в сельскохозяйственных предприятиях на примере ОАО "Эфко-Победа" Алексеевского района Белгородской области

42. Реактивный двигатель и основные свойства работы тепловых машин

43. Вычислительные машины и мышление

44. Команда как современный метод администрирования

45. Технико-экономические показатели "Модуля УТ для пропорциональной команды"

46. Секретные машины

47. Система малых машин

48. Машина с лицензией на убийство

Мельница для специй AK-7112K "Alpenkok", 16 см.
Размеры: Ø5х16 см. Корпус из дерева и акрила. Цвет: бежевый. Механизм мельницы с керамическими жерновами. Не впитывает влагу и запахи.
341 руб
Раздел: Измельчители, приспособления для резки
Стул ученический регулируемый (рост 2-4, серый каркас).
Сиденье и спинка изготовлены из гнутоклееной фанеры и покрыты бесцветным лаком. Металлокаркас окрашен износостойкой порошковой краской.
1618 руб
Раздел: Стульчики
Магнитный календарь "Мой первый календарь".
С помощью этого магнитного календаря ваш ребенок научится внимательно наблюдать за окружающим его миром, познакомится с природными
569 руб
Раздел: Игры на магнитах

49. Изобретение паровой машины Ползуновым

50. Выбор логической структуры процессора

51. Геометрическая алгебра: машина времени

52. Команда: как создать непобедимую группу единомышленников

53. Команды топ-менеджеров и модели управления

54. Эмоциональный интеллект команды и оценка ее деятельности
55. Формирование команды управления для средних и крупных фирм
56. Паровые машины

57. Машины с электрическим приводом

58. Страх перед умной машиной

59. Гидроцилиндры в лесозаготовительных машинах

60. Психологическая совместимость в команде

61. Психологические проблемы лидера творческой команды

62. Система человек-машина

63. Оптимизация сайтов для поисковых машин и каталогов

64. Охлаждение, компрессионная машина

Форма для выпечки на 9 ячеек "Паровозик", 21,5x29x4,5 см (силикон).
Форма для выпечки на 9 ячеек "Паровозик". Силиконовые формы изготовлены из специального силиконового материала, благодаря
333 руб
Раздел: Формы и формочки для выпечки
Мозаика для малышей Игродром "Кнопик", 10 трафаретов.
Настольная игра "Кнопик" из серии "Игродром" предлагает ребенку с интересом и пользой провести время. Комплект
701 руб
Раздел: Пластмассовая
Копилка-раскраска "Сова".
Набор для творчества. Копилка-раскраска. Пластиковая копилка легкая, приятная на ощупь, не бьется при падении и ее легко раскрашивать. В
324 руб
Раздел: Копилки

65. Курсовой проект по деталям машин

66. Обеспечение качества машин

67. Строительные машины

68. Эксплуатация машинно-тракторного парка

69. Обмотки якорей машин постоянного тока

70. Формирование команды для реализации проекта
71. Социально-психологический феномен лидерства в спортивных командах
72. Машины, их определение и их социальная роль в трактовке Маркса

73. Машина без бензина

74. Моделирование состава машинно-тракторного парка

75. «Философия» машинного перевода

76. Общие требования к грузоподъёмным и транспортным машинам

77. Требование безопасности при проектировании машин и механизмов.

78. Мелиоративные машины

79. Рабочая программа по специальности Система машин в лесном хозяйстве и лесной промышленности

80. Система машин для комплексной механизации возделывания гороха в ОАО АПО Нива Шаблыкино

Брелок "FIFA 2018. Забивака. Фристайл!".
Брелок с символикой чемпионата мира FIFA 2018. Материал: ПВХ.
348 руб
Раздел: Брелоки, магниты, сувениры
Набор цветных карандашей для правшей STABILO EASYcolors, 12 штук c точилкой.
В наборе 12 цветных карандашей + точилка. Первые трехгранные цветные карандаши, специально разработанные для левшей и для правшей. •
1771 руб
Раздел: 7-12 цветов
Сухой бассейн "Крокодил" + 50 шаров.
В комплекте: надувная площадка, 50 пластиковых шариков разного цвета диаметром 6 см. Материал: ПВХ пленка, пластмасса. Размер игрушки:
1813 руб
Раздел: Батуты, надувные центры

81. Электробур и забойная буровая машина

82. Классификация печатных машин

83. Электронные датчики для полиграфических машин

84. Воздушные агрегаты листовых печатных машин

85. Чистота - залог успеха. Очистка систем увлажнения офсетных печатных машин

86. Машинный перевод
87. Схема СТР – технологии «компьютер – печатная машина»
88. Хронология вычислительных машин

89. Закраска гранично-заданной области с затравкой, Машинная графика, C++ Builder 4.0

90. Поисковые машины в Интернет

91. Система команд конфігурування маршрутизаторів Cisco

92. Принципы устройства и работы, электронно-вычислительных машин

93. Прикладная машинная графика

94. Гибридные интеллектуальные человеко-машинные вычислительные системы и когнитивные процессы

95. Преимущества использования операционной среды z/OS UNIX при отладке программ для больших вычислительных машин

96. Особенности реализации машинно-ориентированных алгоритмов расчета частотных характеристик канала воздействия

Карандаши цветные "Artberry", 24 цвета.
Шестигранные цветные карандаши с толщиной грифеля 3 мм, толщина самого карандаша 7 мм. Увеличенное количество цветовых пигментов для еще
321 руб
Раздел: 13-24 цвета
Комплект пеленок для девочки Idea Kids однотонный из бязи (3 штуки, 120х75 см).
Пеленки - это самые первые вещи, в которые Вам предстоит одеть Вашего малыша. Комплект пеленок станет верным помощником в первые месяцы
357 руб
Раздел: Пелёнки
Подарочная расчёска для волос "Алена".
Стильная детская расчёска дарит радость и комфорт. Этот практичный аксессуар по достоинству оценят как маленькие модницы, так юные
372 руб
Раздел: Расчески, щетки для волос

97. Характеристики выполнения команд

98. Боевая машина пехоты БМП-1

99. Кому обязаны своим рождением паяльная лампа и паровая пожарная машина?


Поиск Рефератов на сайте za4eti.ru Вы студент, и у Вас нет времени на выполнение письменных работ (рефератов, курсовых и дипломов)? Мы сможем Вам в этом помочь. Возможно, Вам подойдет что-то из ПЕРЕЧНЯ ПРЕДМЕТОВ И ДИСЦИПЛИН, ПО КОТОРЫМ ВЫПОЛНЯЮТСЯ РЕФЕРАТЫ, КУРСОВЫЕ И ДИПЛОМНЫЕ РАБОТЫ. 
Вы можете поискать нужную Вам работу в КОЛЛЕКЦИИ ГОТОВЫХ РЕФЕРАТОВ, КУРСОВЫХ И ДИПЛОМНЫХ РАБОТ, выполненных преподавателями московских ВУЗов за период более чем 10-летней работы. Эти работы Вы можете бесплатно СКАЧАТЬ.