Основные характеристики и классификация устройств управления
Структура АЛУ для сложения и вычитания чисел с фиксированной запятой
Умножение, начиная со старших разрядов множителя при сдвиге суммы частичных произведений влево и неподвижном множимом
Деление дробных чисел
Матричные вычислительные системы
Конвейрная и суперскалярная обработка
Профили стандартов открытых систем
Вычислительные системы. Назначение. Принципы построения. Признаки структурной и функциональной организации
MPP-архитектура
Навигация
Матричные вычислительные системы
Архитектура ЭВМ
52124
знака
1
таблица
13
изображений
23. Матричные вычислительные системы
Выполняют последовательно поразрядные арифметические и логические операции. Каждый элемент соединяется с 4-мя другими. ПЭ – Процессор и ОЗУ. Разрядность слов устанавливается программно. От УУ – команды управления и различные константы.
Многомодальная логика – каждый ПЭ м.б. активным или пассивным.
25. Принципы векторной обработки
Векторная обработка увеличивает скорость и эффективность обработки за счет того, что обработка целого набора (вектора) данных выполняется одной командой. Скорость выполнения операций в векторном режиме приблизительно в 10 раз выше скорости скалярной обработки. Для фрагмента типа
Do i = 1, n
A(i) = B(i)+C(i)
End Do
в скалярном режиме потребуется сгенерировать целую последовательность команд: прочитать элемент B(I), прочитать элемент C(I), выполнить сложение, записать результат в A(I), увеличить параметр цикла, проверить условие цикла. В векторном режиме этот фрагмент преобразуется в: загрузить порцию массива B, загрузить порцию массива C (эти две операции будут выполняться со сдвигом в один такт, т.е. практически одновременно), векторное сложение, запись порции массива в память, если размер массивов больше длины векторных регистров, то повторить эту последовательность некоторое число раз.
Перед тем, как векторная операция начнет выдавать результаты, проходит некоторое время (startup), связанное с заполнением конвейера и подкачкой аргументов. Чем больше длина векторов, тем менее заметным оказывается влияние данного начального промежутка времени на все время выполнения программы.
Векторные операции, использующие различные ФУ и регистры, могут выполняться параллельно.
26. Факторы, снижающие производительность векторных ЭВМ. Возможность векторной обработки программ
Некоторый фрагмент программы может быть обработан в векторном режиме, если для его выполнения могут быть использованы векторные команды (соответственно полная или частичная векторизация). Поиск таких фрагментов в программе и их замена на векторные команды называется векторизацией программы. Для векторизации необходимы вектора-аргументы + независимые операции над ними. Кандидаты для векторизации - это самые внутренние циклы программы.
Пример. Нужно выполнить независимую обработку всех элементов поддиагональной части массива; в этом случае можем векторизовать по строкам, можем по столбцам, но не можем обработать все данные сразу в векторном режиме из-за нерегулярности расположения элементов поддиагональной части массива в памяти. Пример векторизуемого фрагмента, для которого выполнены все указанные условия:
Do i=1,n
A(i) = A(i) + s
EndDo
Пример невекторизуемого фрагмента (очередная итерация не может начаться, пока не закончится предыдущая):
Do i=1,n
A(i) = A(i-1)+s
End Do
Препятствия для векторизации
Препятствий для векторизации конкретного цикла может быть много, вот лишь некоторые из них:
Зависимость по данным (предыдущий фрагмент).
Отсутствие регулярно расположенных векторов:
Do i=1,n
ij = FUNC(i)
A(i) = A(i)+B(ij)
End Do
Присутствие цикла, вложенного в данный - для реализации такого фрагмента нет соответствующих векторных команд.
Вызов неизвестных подпрограмм и функций:
Do i=1,n
CALL SUBR(A,B)
End Do
29. Использование параллельных вычислительных систем. Закон Амдала
Предположим, что в вашей программе доля операций, которые нужно выполнять последовательно, равна f, где 0<=f<=1 (при этом доля понимается не по статическому числу строк кода, а по числу операций в процессе выполнения). Крайние случаи в значениях f соответствуют полностью параллельным (f=0) и полностью последовательным (f=1) программам. Так вот, для того, чтобы оценить, какое ускорение S может быть получено на компьютере из 'p' процессоров при данном значении f, можно воспользоваться законом Амдала: 
Если 9/10 программы исполняется параллельно, а 1/10 по-прежнему последовательно, то ускорения более, чем в 10 раз получить в принципе невозможно вне зависимости от качества реализации параллельной части кода и числа используемых процессоров (ясно, что 10 получается только в том случае, когда время исполнения параллельной части равно 0).
Посмотрим на проблему с другой стороны: а какую же часть кода надо ускорить (а значит и предварительно исследовать), чтобы получить заданное ускорение? Ответ можно найти в следствии из закона Амдала: для того чтобы ускорить выполнение программы в q раз необходимо ускорить не менее, чем в q раз не менее, чем (1-1/q)-ю часть программы. Следовательно, если есть желание ускорить программу в 100 раз по сравнению с ее последовательным вариантом, то необходимо получить не меньшее ускорение не менее, чем на 99.99% кода, что почти всегда составляет значительную часть программы!
Похожие работы
... на кристалл) и средней степени интеграции (СИС - 10 -1000 компонентов на кристалл). Появилась идея, которая и была реализована, проектирования семейства компьютеров с одной и той же архитектурой, в основу которой положено главным образом программное обеспечение. В конце 60-х появились мини-компьютеры. В 1971 году появился первый микропроцессор. Быстродействие (операций в секунду) порядка 1 млн ...
... это делать. Буфера адресов позволяют в конечном итоге сгладить неравномерность поступления запросов к памяти и тем самым повысить эффективность ее использования. Третьей структурной особенностью БЭСМ-6 является метод использования сверхоперативной, неадресуемой из программы памяти небольшого объема, цель которого≈автоматическая экономия обращений к основному оперативному запоминающему ...
... процессоры, входящие в состав периферийных устройств). В многомашинной вычислительной системе несколько процессоров, входящих в вычислительную систему, не имеет общей оперативной памяти, а имеют каждый свою (локальную). Каждый компьютер в многомашинной системе имеет классическую архитектуру, и такая система применяется достаточно широко. Однако эффект от применения такой вычислительной системы ...
... пользователя. С помощью клавиатуры управляют компьютерной системой, а с помощью монитора получают от нее оклик. Принцип действия. Клавиатура относится к стандартным средствам персонального компьютера. Ее основные функции не нуждаются в поддержке специальными системными программами (драйверами). Необходимое программное обеспечения для начала работы с компьютером уже имеется в микросхеме ПЗУ в ...
0 комментариев