|
| aa1 |
| aa2 |
| aa3 |
ВКАС
1. Основные понятия и классификация систем обработки данных (СОД).
2. Логическая организация вычислительного процесса в СОД.
3. Методы оценки производительности в СОД.
4. Режимы обработки данных в СОД.
5. Способы организации параллельной обработки информации.
6. Классификация систем параллельной обработки.
7. Типы структурной организации архитектур МВПК.
8. Потоки заявок и потоки их обслуживания в ВС. Характеристики потоков заявок. Простейший поток. (Основы теории вычислительных систем. Дисциплины обслуживания заявок).
9. Основные характеристики обслуживания заявок в ВС для одномерного потока. Закон сохранения времени ожидания
10. Основные характеристики обслуживания заявок в ВС для многомерного потока.
11. Модели дисциплин обслуживания заявок в ВС. Бесприоритетные дисциплины. (Характеристики без приоритетных дисциплин обслуживания).
12. Модели дисциплин обслуживания заявок в ВС. Обслуживание с относительным приоритетом.
13. Модели дисциплин обслуживания заявок в ВС. Обслуживание с абсолютным приоритетом.
14. Критерии эффективности вычислительных систем (с неограниченным временем пребывания заявок).
15. Задачи выбора оптимального быстродействия и оптимальной дисциплины обслуживания.
16. Матричные Вычислительные Системы (ВС).
17. Ассоциативные ВС.
18. Векторно-конвейерные системы. Особенности архитектуры системы CRAY.
19. Функционально распределённые ВС.
20. Однородные системы и среды.
21. Организация когерентности многоуровневой иерархической памяти ВС и ВК.
22. Механизмы неявной когерентности. Однопроцессорный подход.
23. Механизмы неявной когерентности. Многопроцессорный подход. Сосредоточенная память. (+Типы многопроцессорных систем).
24. Механизмы неявной когерентности. Многопроцессорный подход. Физически распределённая память.
25. Механизм явной реализации когерентности
26. Построение коммуникационных сред (КС). КС на основе масштабируемого когерентного интерфейса (SCI).
27. Структура коммуникационных сред на базе SCI. Физическая реализация каналов.
28. Логическая структура SCI. Организация межмодульного взаимодействия
29. Функциональная организация узла SCI. Приём пакетов
30. Функциональная организация узла SCI. Передача пакетов. Управление потоком.
31. Реализация устройств SCI на элементной базе Dolphin Interconnect Solution.
33. Технология параллельного программирования с использованием MPI. Общая характеристика. Основные приёмы программирования.
33. Технология параллельного программирования с использованием MPI. Типы функций. Функции управления средой MPI.
34. Технология параллельного программирования с использованием MPI. Процедуры передачи сообщений.
35. Анализ супер-ЭВМ программы ASCI.
36. Современные тесты. Оценки производительности современных ВК и С.
37. Современные тесты. Оценки производительности современных ВК и С. Ливерморские циклы, LINPACK, SPEC.
38. Современные тесты для оценки производительности ВК и ВС. Тесты TPC, AIM
1. Основные понятия и классификация систем обработки данных (СОД). СОД – совокупность средств и ПО, предназначенных для информационного обслуживания пользователей и технических объектов. Основа СОД – это технические средства, т.к. их производительность и надёжность в наибольшей степени определяют эффективность СОД. Вычислительные системы – это СОД, построенная на решении задач конкретной области применения. ВС включает : технические средства(ориентируются на решении определённой совокупности задач) и ПО.
2. Логическая организация вычислительного процесса в СОД. Обобщённая схема функционирования СОД:
Применительно к 2-х уровневой памяти выходной процесс образуется следующим образом : информация которая должна храниться в ВП разделяется на файлы(упорядоченные совокупности данных, обрабатывающихся одним для этих данных способом). Данные, составляющие файл, разделяются на записи, которые обрабатываются совместно, как одно целое. Запись может быть загружена в ВП и прочитана только как целое - за одно обращение к ВП.
Таким образом, логическая организация вычислений может быть представлена след. образом: если программа не может целиком разместиться в оперативной памяти, то она делится на m0…mn загрузочные модули. Они хранятся в ВП, как записи m0…mn, составляющие главный файл F1. Данные, связанные с задачей, разделяются на файлы F2…Fn, которые, в свою очередь, состоят из записей a1…an. Область программы, выделяемой в ОП, имеет ёмкость, достаточную для размещения загрузочных модулей, которые одновременно должны присутствовать в ОП в процессе решения задачи. Задача начинает выполняться с момента загрузки в ОП корневого модуля m0 и передачи ему управления. В некоторый момент времени модуль m0 может обратиться к m? и т.д. В результате в области программы могут одновременно размещаться несколько модулей m0…m?. После завершения работы модуль m? передаёт управление вызвавшему его модулю и область памяти, занимаемая им, считается свободной. В неё может быть вызван очередной загрузочный модуль. В области данных выделяются подобласти, в которых размещаются данные - aibjck. В данной подобласти необходимо обеспечить размещение по крайней мере, по одной записи из соответствующих файлов. Запись вызывается в определённую память соотв. командами I/O, после чего запись становится доступной для обработки. Вычислительный процесс можно отобразить:
3. Методы оценки производительности в СОД.
Производительность – характеристика вычислительной мощности системы, определяющая количество вычислительной работы, выполняемой системой за единицу времени. V={V1…Vn} – характеризуют номинальную производительность системы. Vi – быстродействие устройства i, входящего в состав системы. Комплексная производительность оценивается набором быстродействий устройств V1*…Vn*, обеспечиваемых при совместной работе в составе комплекса ТС. V1*…V1 , Vn*…Vn Показателем исп. Устройства в процессе работы системы является загрузка. Загрузка i-го устройства определяется соотношением: (1), где
Ti – время, в течение которого устройство работало;
T – продолжительность работы системы.
В течение промежутка времени T-Ti – устройство простаивает.
Очевидно, что .
Если загрузка устройств 1…N равна соотв. ?1…?n, то количество работы, выполненной устройствами с быстродействием V1…Vn за единицу времени, равно ?1 V1…?n Vn (2). Совокупность значений (2) характеризует производительность ТС с учётом простоев, возникающих в процессе функционирования системы. Таким образом, оценка фактической производительности системы сводится к оценке загрузки устройств в конкретных условиях работы системы. (3), где
? – системная производительность
n – количество задач, обработку которых система завершила за время T. Оценка ? по (3) возможна лишь в случае, когда система находится в эксплуатации или разрабатывается для конкретного класса задач. Обычно задачи поступают на обработку в случайные моменты времени, и время пребывания задач в системе зависит от состава смеси задач, одновременно с обрабатываемых системой. В результате этого число задач n, обработанных системой за T – случайная величина и производительность ? оценивается с погрешностью, имеющую статистическую природу. Очевидно, что погрешность ? ? 0 при T ? ?. Другой способ определения ? – через среднее значение интервала между моментами начала обработки задач. , (4) Среднее значение интервалов определяется интенсивностью входного потока ? производительность системы можно вычислить по выражению: (5) Оценки производительности (3) и (5) совпадают, если начало и конец промежутка времени T совпадает с моментами начала и окончания обработки. Рассмотрим зависимость между двумя величинами – средним числом задач, поступающих в единицу времени на вход системы ?, и средним числом задач, покидающих систему в единицу времени ?. 0?* - система из-за ограниченности ресурсов не может в течение единичы времени обслужить все поступившие на обработку задания и интенсивность выходного потока ?, достигнув предельного значения ?*, остаётся постоянной при любых значениях ?>?*. Значение ?* определяет max. производительность системы для заданного класса задач, и является характеристикой самой системы, независимо от интенсивности входного потока задач. На производительность наиболее существенно влияют следующие параметры: 1. Число и быстродействие устройств, ёмкость ОП и ВП. 2. Структура системы и пропускная способность связей между узлами системы. 3. Режим обработки задач, определяющий порядок распределения ресурсов системы между задачами, поступающими на обработку. 4. Рабочая нагрузка (объём вводимых/выводимых данных, число процессорных операций, необходимых для решения задачи). Пусть известны характеристики задач ?1…?n и суммарное быстродействие V1…Vn устройств, реализующих операции типа 1…N соответственно. В предположении, что все устройства могут работать параллельно во времени и режим обработки задач обеспечивает параллельную обработку, можно получить верхнюю оценку max системной производительности: (6) Значение Vn/Qn определяет max производительность устройств типа n=1…N, реализующих соответственно операции типа 1…N. Данные значения характеризуют число задач, которые способны обслужить устройство за единицу времени. Наименее производительное в заданном классе задач устройство и определит max производительность системы. Оценка (6) будет ближе к реальному значению ?*, если вместо V1…Vn, использовать значения V1*…Vn*, характеризующие комплексную производительность. Время ответа - Это длительность промежутка времени от момента поступления задачи в систему до момента окончания её выполнения. Время ответа слагается из двух составляющих: времени выполнения задачи и времени ожидания. Время выполнения при отсутствии параллельных процессов равно суммарной длительности всех этапов процесса (этапов ввода, процессорной обработке, обращения к памяти и др.). (7) (7) отражает определённое время выполнения задачи (время обслуживания) (8) Время ожидания -? промежутков времени, в течении которого задача находится в ожидании требуемых ресурсов, таким образом время ответа зависит от тех же параметров, что и производительность. При ???0 U?? ; если ???U?, ?????U??
4. Режимы обработки данных в СОД.
Это способ выполнения заданий характеризуется порядком распределения ресурсов системы между заданиями. Требуемый режим обработки обеспечивает управление программами ОС и влияет на время пребываний заданий в системе, производительность системы, стоимость обработки. Мультипрограммная обработка Режим, при котором в системе одновременно обрабатывается несколько задач, причем различные этапы обработки различных задач совмещены во времени, наз. Мультипрограммной обработкой. Цель мультипрограммной обработки — увеличение производительности. Число задач, находящихся в системе называется уровнем мультипрограммирования. Рассмотрим, как уровень мультипрограммирования М влияет на производительность и время ответа. В однопрограммном режиме при М=1 U=U1=?, ?????1?? С ? М ? вероятность того, что большее число устройств одновременно занято выполнением задачи, но вместе с тем вероятность того, что несколько задач обращаются к одному устройству достаточно мала и поэтому tож оказывается незначительным. Однако при уровне М=М* начинает резко возрастать U, поскольку все большее число задач ожидает момента освобождения устройств. Значение М* ? точка насыщения. М* зависит прежде всего от числа устройств N. Если задачи преимущественно используют одно устройство, то значение М* невелико и может быть=1. Если же задачи загружают все устройства, то М* определяется числом устройств в системе. М=1, М*- выигрыш в производительности. М?М* нет выигрыша в производительности, работа неэффективна, т.к. увеличивается время ответа. Производительность и среднее время ожидания ответа связывает между собой соотношением ?=М/U (9)— Формула Литтла. В системе, состоящей из N устройств, загрузка которой равна ?1…?N соответственно среднее число задач m, выполняемых одновременно в мультипрограммном режиме равно (10) M-m задачи в состоянии ожидания. Число одновременно выполняемых задач m-коэффициент мультипрограммирования и равно отношению производительности системы в мультипрограммном режиме к производительности в однопрограммном режиме при условии, что затраты ресурсов на организацию мультипрограммную обработку возрастают пропорционально числу одновременно выполняемых задач. (11) Коэффициент мультипрограммирования является показателем увеличения производительности системы за счет мультипрограммирования. Оперативная и пакетная обработка. С точки зрения информации обслуживания пользователей можно выделить режим оперативно обработки данных, которые характеризуются: 1. малым объёмом вводимых данных 2. высокой интенсивностью взаимодействия 3. требованиями к малому времени ответа Пакетная обработка используют обычно для обработки научно-технической и произв. информации и характеризуется: 1. Большим объёмом вычислений 2. большой ввод/вывод данных 3. низкой интенсивностью взаимодействия с пользователем 4. допустимостью большого времени ответаОбработка в реальном масштабе времени
Используется в системах управления реальными объектами. При этом процесс управления сводится к решению узкого класса вычислительных задач. Время ответа жестко регламентируется динамическими свойствами управления объекта. Оно должно быть меньше времени, в течение которого изменяется условия управления. Обработка в реальном времени обеспечивается:
1. за счет выбора структуры системы, быстродействия устройств, аппаратной специализации устройств относительно решаемых задач
2. за счет выбора способов организации режимов обработки, обеспечивающих требуемое время ответа Режим телеобработки Это режим удаленной обработки через линии связи. Помимо традиционной аппаратно-технических программных средств режим требует дополнительного сетевого ПО и средств удаленного доступа к системе посредством вычислительных сетей.
5. Способы организации параллельной обработки информации.
Выделяют три основных направления параллельной обработки:
1. мультипрограммирование – совмещение во времени различных этапов разных задач
2. одновременное решение различных задач или частей одной задачи. Возможен только при наличии нескольких обрабатывающих устройств. При этом используются те или иные особенности задач, что позволяет осуществлять тот или иной параллелизм.
3. конвейерная обработка
Существуют следующие типы параллелизма:
1. параллелизм независимых задач
2. параллелизм независимых ветвей. Его суть заключается в том, что при решении большой задачи могут быть выделены отдельные независимые части, которые при наличии нескольких обрабатывающих устройств могут выполняться параллельно и независимо друг от друга. При этом должны выполняться следующие условия:
1. ни одна из входных величин одной ветви не является выходной для другой ветви программы
2. условие выполнения одной ветви не зависит от результатов или признаков, полученных при выполнении другой ветви
3. заключительным в обработке данных устройством разделяется на некоторое число последовательно включённых операционных блоков, каждый из которых специализирован на выполнение строго определённых операций. Организация конвейера позволяет путём совмещения различных этапов обработки значительно увеличить коэффициент использования обрабатывающих устройств.
6. Классификация систем параллельной обработки.
ОКОД – Одна Команда Одни Данные - Мультипрограммирование и всё такое. МКОД – Много Команд Одни Данные - MPI и всё такое. ОКМД – Одна Команда Много Данных - матричные системы и всё такое. МКМД – Много Команд Много Данных - параллелизм задач и параллелизм ветвей и всё такое.
7. Типы структурной организации архитектур МВПК.
СК – селекторные каналы МК – мультиплексные каналы КВВ – каналы I/O КПУ – каналы прямого управления АКК – адаптер канал-канал ООЗУ – общее ОЗУ
Способы структурной организации МПВК.
1. Высокая надёжность. 2. Возможность быстрой реконфигурации. 3. Высокая производительность. 4. Возможность быстрой реализации // обработки Barrows 1. МПВК с общей шиной 2. с 2-мя шинами 3. МПВК с перекрёстной коммутацией плюсы: 1. Максимально возможные производительности обмена 2. Рассчитана на ограниченное число входов.
4. МПВК с многовходовыми модулями памяти
1. увеличение скорости обмена 2. отсутствие сложных коммутационных матриц минусы: 1. сложность создания.
8. Потоки заявок и потоки их обслуживания в ВС. Характеристики потоков заявок. Простейший поток. (Основы теории вычислительных систем. Дисциплины обслуживания заявок).
Совокупность сообщений, распределенных во времени – поток заявок. При этом под заявкой понимаем некоторый запрос, задание, поступающее в систему для вычислительной обработки ? -интенсивность потока. В общем случае поток заявок рассмотрим как случайный процесс, задаваемый функцией распределения промежутка времени между моментами поступления двух соседних заявок. Важнейшая характеристика потока ? интенсивность. ?=n/T, n- коллическтво заявок ?=1/ ? – средний интервал между поступлениями заявок. Поток заявок является стандартным, если его вероятностные характеристики не зависят от t.
Свойства простейшего потока:
1. стационарность
2. отсутствие быстродействия
3. ординарность
(12)-экспоненциальное распределение
(13)-плотность распределения
(14)
(15)
p(?
9. Основные характеристики обслуживания заявок в ВС для одномерного потока. Закон сохранения времени ожидания
При изменении дисциплины обслуживания, время ожидания заявок в очередях сокращено для одних типов заявок за счет увеличения времени ожидания заявок других типов. При этом для любой дисциплины обслуживания должно выполнятся сообщение: (25) Закон сохранения времени ожидания справедлив, если система отвечает следующим требованиям: 1. Все заявки на обслуживание удовлетворяются 2. Простой системы возможен лишь, когда на её входе нет заявок 3. Все исходные потоки являются простейшими.10. Основные характеристики обслуживания заявок в ВС для многомерного потока.
В общем случае на вход системы поступает многомерный поток заявок с интервалами ?1…?M. Тогда загрузка системы заявками типа i равна: (36) Суммарная загрузка устройства всеми заявками: (37) Условие существования стационарного режима R<1. Коэффициент простоя: (38) Остальные характеристики определяются аналогично: Среднее время ожидания и среднее время пребывания одной заявки из суммарного потока определяется как: (39) - суммарная загрузка , Среднее время пребывания заявки: (40) Пусть трудность обслуживаемых заявок типа 1,…,M равна Q1,…,QM. В качестве основного перебора для выбора минимального быстродействия рассмотрим факт обслуживания заявок без отказов. Это означает, что система должна работать в стационарном режиме. R<1 (41) (42) V- быстродействие (43) (43) – характеризует нижнюю оценку быстродействия устройств при отсутствии ограничений на время пребывания заявки в системе.11. Модели дисциплин обслуживания заявок в ВС. Бесприоритетные дисциплины. (Характеристики без приоритетных дисциплин обслуживания). 1. FIFO 2. LIFO 3. RAND (18) – время ожидания в очереди R=?1+?2+…+?M< 1 – суммарная загрузка ?i(2) – вторые моменты времени обслуживания заявок I-го типа в устройстве Выразим второй начальный момент времени обслуживания через коэффициент вариации (19), Определяющий отношение среднеквадратического отклонение длительности обслуживания к его математическому ожиданию, тогда ?i(2)=?i2+?i2=?i2(1+? i2) (20) C учетом этого (21) Время ожидания существенно зависит от общей загрузки устройства R поскольку при R ?1 время ожидания заявок стремится к ? Время пребывания заявки i-го типа определяется выражением (22)
12. Модели дисциплин обслуживания заявок в ВС. Обслуживание с относительным приоритетом. Д- диспетчер – осуществляет функцию выбора заявки из какой-нибудь очереди (23) ?k – среднее время ожидания заявки с приоритетом k
13. Модели дисциплин обслуживания заявок в ВС. Обслуживание с абсолютным приоритетом. (24) Cd,k – время ожидания в прерванном состоянии заявки с приоритетом k
14. Критерии эффективности вычислительных систем (с неограниченным временем пребывания заявок). Рассмотрим способы оценивания эффективности функции ВС, если ограничение на время пребывания заявки в системе отсутствует. При этом считается, что чем дольше заявка находится в системе, тем ниже качество функционирования этой системы, т.е. тем в меньшей степени система соответствует своему назначению. Потеря качества функция из-за задержки обслуживания характеризуется функций штрафа. (26) ?i- штраф за задержку одной заявки типа i на единицу времени. ?i- интенсивность входного потока заявок типа i ?i- среднее время ожидания в очереди заявок типа i Время ожидания в общем случае зависит от: 1. Быстродействие процессора 2. Дисциплины обслуживания заявок Допустим, что функция (26) использует в качестве критерия при решении задачи выбора быстродействия процессора. Очевидно, что при этом max эффективность по критерию (26) достигается при ? быстродействии процессора, что свидетельствует о некорректности поставленной задачи. Таким образом предполагается, что при использовании критерия (26) быстродействие устройства задано, однако параметр C? может быть использовано для оптимальной дисциплины обслуживания. Действительно, поскольку времена ожидания заявок типа 1..М зависит от ДО, то можно найти такое распределение приоритетов и такую ДО, для которых значение C? окажется min. После того, как найдется оптимальная ДО, возникает задача уточнения быстродействия процессора, заключающаяся в определении оптимального его значения в смысле некоторого критерия. Для построения такого критерия будем рассуждать следующим образом: С целью уменьшения времени ожидания в системе необходимо иметь устройства с высоким быстродействием, однако с увеличением быстродействия загрузка уменьшается и увеличивается коэффициент простоя. (27) V- быстродействие устройства ?i – интенсивность потока ?i – средняя трудоемкость задачи i С другой стороны для уменьшения простоев процессора нужно выбрать его с возможно меньшим быстродействием. В этом ситуации можно предложить о существовании некоторого оптимального решения, произвольно определяем быстродействие процессора с учетом этих 2-х противоречивых факторов. Для этого можно использовать следующий критерий: (28) Задание весовых коэффициентов ?i должно осуществляться исходя из назначения системы, требований, предъявляемых к ней. Для систем с жёсткими требованиями р-ции необходимо обеспечить малое время ответа. Для этого нужно использовать более высокие коэффициенты ?i. Системы, основными требованиями к которым мин. затрат, должны иметь мин. время ответа. Основные характеристики функционирования вычислительных систем: (29) ? – интенсивность входного потока ? – интенсивность выходного потока (30) V – длительность обслуживания заявки (31) (32) – коэффициент простоя Среднее время работы системы можно условно разбить на 2 интервала: 1) Интервал переходного режима работы системы (от момента начала работы до момента входа в стационарный режим) 2) Интервал стационарного режима Стационарным называется такой режим работы системы, при котором его вероятностные характеристики функционирования не зависят от времени. Условия существования стационарного режима ?<1. Если ?>1, то интенсивность поступления заявок превышает интенсивность их обслуживания и работа системы характеризуется неограниченным возрастанием длины очереди, следовательно, система переходит в нестационарный режим. Время пребывания заявок в системе: (33) (34) – длина очереди (35) n – число заявок, находящихся в системе. Из (35) видно, что среднее число задач, находящихся на обслуживании в системе в единицу времени, характеризуется загрузкой устройства.
15. Задачи выбора оптимального быстродействия и оптимальной дисциплины обслуживания.
16. Матричные Вычислительные Системы (ВС). Матричные системы относятся к классу ОКМД. Матричные системы наилучшим образом приспособлены для решения задач, характеризующимися параллелизмом незав. объектов или данных. Обычно матричные системы отражают структуру алгоритма обработки и информации потоков. Система SOLOMON содержит 1024 процессорных элементов, соединённых в виде матрицы 32x32. Каждый процессорный элемент соединён с 4-мя соседними и включает в себя процессор для выполнения поразрядных операций и модуль локальной памяти. Длина слова переменная от 1 до 128 разрядов. По ОУУ (общее устройство управления) к каналу связи передаются команды из общ. константы. В ПЭ используется многомодульная логика, которая позволяет каждому ПЭ выполнять либо не выполнять общую операцию. Для этого в каждом ПЭ имеется специальный регистр ‘моды’ на 4 состояния. ’Мода’ заносится в этот регистр. При выполнении последовательности команд модальность передаётся в коде команды и сравнивается с содержанием регистра, если совпадения, то операция выполняется. В противном случае не выполняется. Система ILLIAC IV Первоначально система должна была включать 256ВМ, разбитых на квадранты. ВП – внешняя память. Процессор оперирует 64-разрядными числами, реализующий стандартный набор операций. Каждый вычислительный модуль имеет специальный регистр управления, аналог регистру ‘моды’ в системе SOLOMON. В зависимости от содержания этого регистра каждый модуль становится активным или пассивным , а также выполняет ряд пересылочных операций. Если вычислитель не требует полной разрядности, то процессор может быть разбит на 2 32-разрядных процессора и даже на 8 8-разрядных. Это в случае если необходимости позволяет обрабатывать векторные операнды из 64, 128 или 512 элементов. При таком способе соединения процессорных элементов передача данных между любыми двумя узлами осуществляется не более чем за 7 шагов, а среднее число шагов – 4.
17. Ассоциативные ВС. Ассоциативные системы относятся к классу ОКМД. Эти системы характеризуются большим количеством операционных устройств способных одновременно по командам управляющего устройства вести обработку нескольких потоков данных. Однако эти системы значительно различны от матричных способом формирования потоков данных. В ассоциативных системах информация на обработку поступает от ассоциативного запоминающих устройств (АЗУ), характеризующихся тем, что информация выбирается не по определённому адресу, а по содержанию.
РгАП- регистр ассоциативных признаков. Запомин. массив разделен на m-разрядные ячейки, количество которых – n. Практически для любого вида АЗУ характерно наличие следующих элементов:
1) запомин. массива;
2) РгАП;
3) регистра идентификаторов адреса – РгИА
4) схемы сравнения
Выборка данных из АЗУ происходит по следующему алгоритму: В РгАП из УУ передается код признака исх. информации - компорант. Он может иметь произвольное число разрядов от 1 до n. Если компорант используется полностью, то он без изменения поступает на схемы сравнения. Если используется лишь часть кода, то ненужные разряды маскируются регистром маски. Перед началом поиска информации все разряды РгИА устанавливаются в 1. После этого производится опрос 1-го разряда всех ячеек запоминающего массива и содержание (… ?). Если содержание не совпадает с 1-ым разрядом РгАП, то соответствующий этой ячейке разряд РгИА сбрасывается в 0. Затем эта операция повторяется со всеми последними разрядами, пока не будет произведено сравнение значениями разрядов РгИА. После такого поразрядного опроса в состоянии 1 останутся те разряды РгИА, которым соответствует ячейка, содержащая искомую информацию. Отметим, что время поиска информации совершенно не зависит от числа n ячеек, а зависит только от числа разрядов признака и от скорости разброса разрядов. Этим и определяется главное преимущество АЗУ перед адресным АЗУ. Запись информации производится без указания номера ячейки, обычно один из разрядов используется для указания ее занятости. Если ячейка свободна, то в этом разряде – 0, иначе – 1. Тогда, при записи в АЗУ сначала устанавливается признак 0 в соответствующем разряде и таким образом определяются все ячейки, свободные для записи. В одну из них УУ помещает новую информацию.18. Векторно-конвейерные системы. Особенности архитектуры системы CRAY. В системе CRAY применяются в максимальной степени принципы конвейерной обработки, имеются как конвейер команд, так и конвейер арифметических и логических операций. Помимо этого существует возможность обрабатывать в параллельном режиме однородные данные на совокупности векторных устройств. ВКК и УС – выработка команд и управляющих сигналов. БК – буферы команд. СЦЧ – сложение целых чисел (количество операционных устройств в конвейере). УЦЧ – умножение целых чисел. 1 – адресная группа. 2 – скалярная группа. ЛО – логические операции. С – сдвиг. СЧ – счетчик. 3 – группа операций с плавающей запятой. Сл – сложение. Ум – умножение. ВОВ – вычитание обратной величины. 4 – векторная группа.
Система CRAY состоит из 4-х секций функциональных устройств, содержащих 12 операционных устройств, работающих в режиме конвейера. Операционные устройства разбиты на адресную группу, скалярную группу, группу операций с плавающей запятой и векторную группу. Вместо операции деления в системе организован конвейер для вычисления отрицательной величины. Быстрые регистры разделены на следующие группы: 1) адресные регистры – 24-х разрядные (8 штук). 2) скалярные регистры – 64-х разрядные (8 штук). 3) векторные регистры – в 64-х элементных, причем каждый элемент вектора содержит 64-х разрядное слово. Оперативная память представляет собой 16 модулей с независимым управлением. Общее число типовых операций – 128. I/O данных осуществляется через 24 канала.
| bbb |
| bb1 |
| bb2 |
| bb3 |