Файл: Мельник А. Архітектура комп\'ютера.doc

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 24.12.2021

Просмотров: 6861

Скачиваний: 22

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

464

критерій неблокованості набуває вигляду: m = 2n -1. За умови m =n2 мережу Клоса можнг віднести до неблокугочих мереж з реконфігурацією. У всіх інших випадках дана топологія стає блокуючою.

Комп'ютерні системи, в яких з'єднання реалізовані відповідно до топології Клоса, випускають багато фірм, зокрема Fujutsu, Nippon, Hitachi.

На завершення в табл. 12.4 наведено порівняння швидкодії вище розглянутих дина­мічних комунікаційних мереж.

Таблиця 12.4

12.10. Короткий зміст розділу

У розділі розглянуті питання подальшого підвищення продуктивності комп'ютерів шляхом створення паралельних комп'ютерних систем. До таких систем належать як ба­гатопроцесорні комп'ютерні системи, в яких використовується паралелізм розподілу за­дач на велику кількість вузлів обробки, так і комп'ютерні мережі, які мають іншу форму паралелізму - мережу структурно автономних комп'ютерів. Наведені основні положення класифікації комп'ютерних систем, запропоновані Шором та Фліном. Подано відповід­ні класифікаціям структури комп'ютерних систем, зокрема відповідні запропонованій Фліном класифікації структури систем типу ОКОД, МКОД, ОКМД та МКМД.

Наведено структури багатопроцесорних систем типу ОКМД та МКМД з спільною та з розподіленою пам'яттю. Розглянуті багатопроцесорні системи типу МКМД з спільною пам'яттю. Пояснені основні особливості комп'ютерних систем з однорідним доступом до пам'яті та з неоднорідним доступом до пам'яті, а. також лише з кеш пам'яттю.

Пояснено загальну організацію роботи комп'ютерних систем з розподіленою пам'яттю.

Наведено типи комунікаційних мереж багатопроцесорних систем. Розглянуті ста­тичні топології комунікаційних мереж багатопроцесорних систем. Подано особливості та основні характеристики комунікаційних мереж з повним та з неповним з'єднанням. Проведено порівняння комунікаційних мереж з статичним з'єднанням - 1-вимірні, 2-вимірні, 3-вимірні.

Наведено основні типи шинних комунікаційних мереж багатопроцесорних систем та проведено порівняння їх між собою. Показано, як здійснюється синхронізація шин шинних комутаційних мереж.

Подано структури та принципи роботи комутаційних комунікаційних мереж типу координатного комутатора, одноярусних комутаційних мереж, багатоярусних кому­таційних мереж: "Баньян", "Омега". Наведено та оцінено структури багатоярусних не­блокугочих комутуючих мереж з реконфігурацією, а також неблокугочих комутаційних мереж.

465

12.11. Література для подальшого читання

Питання впровадження паралелізму в архітектурі комп'ютера та побудови пара­лельних комп'ютерних систем розкриті в багатьох підручниках та монографіях, зокрема [1-4, 11-16, 19-22, 24, 25, 27], і в інформаційних матеріалах фірм-виробників, розміще­них на їх веб-сторінках, зокрема фірм IBM, Intel, Sun Microsystems, HP і т. д.

Закон Амдала та наслідки з нього, а також аналіз обмежень на кількість процесорів в багатопроцесорних системах наведено в роботі [19].

Багатопотокова обробка, в тому числі технологія гіперпотокової обробки, описана в роботі [19], а також в описах процесора Intel Xeon.

Питання класифікації комп'ютерних систем розглянуті в роботах [1-4, 16, 19, 24] та багатьох інших.

Велика кількість літератури присвячена розгляду принципів побудови систем типу ОКМД та МКМД. В першу чергу слід звернутися до літератури [2-4, 6, 13-15, 17, 18, 20-22,25,33-35,38].

В працях [5, 7, 20-22, 25, 33-35, 38] наведено типи комунікаційних мереж багатопро­цесорних систем. Тут же розглянуті статичні топології комунікаційних мереж багато­процесорних систем, особливості та основні характеристики комунікаційних мереж з повним та з неповним з'єднанням, а також із статичним з'єднанням.

Основні типи шинних комунікаційних мереж багатопроцесорних систем та їх по­рівняння наведено в [10, 20, 37].

Структури та принципи роботи комутаційних комунікаційних мереж типу коорди­натного комутатора, одноярусних комутаційних мереж, багатоярусних комутаційних мереж: "Баньян", "Омега" подано в роботах [8, 9, 20, 29, 30]. В цих же роботах можна знайти структури багатоярусних неблокуючих комутуючих мереж з реконфігурацією, а також неблокуючих комутаційних мереж. Питанням побудови та керування неблоку-ючими комутуючими мережами з реконфігурацією на основі сортувальних мереж при­свячені роботи [39-41].

12.12. Література до розділу 12

1. Воєводин В. В., Воєводин В. В. Параллельные вычисления. - СПб.: БХВ-Петербург, 2002

- 608 с.

  1. Головки Б. А. Параллельньїе вычислительные системы. - М.: Наука, 1980. - 520 с.

  2. Мультипроцессорные системы и параллельные внчисления/ Под ред. Ф. Г. Энслоу. - Мир, 1976.-384 с.

  3. Тербер К. Дж. Архитектура высокопроизводительных внчислительных систем / Пер. с англ.

- М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1985. - 272 с.

  1. Abraham, S. and Padmanabhan, K. Performance of the direct binary n-cube network for multipr­ocessors. IEEE Transactions on Computers, 38 (7), 1000-1011 (1989),

  2. Agrawal, P., Janakiram, V. and Pathak, G. Evaluating the performance of multicomputer confi­gurations. IEEE Transaction on Computers, 19 (5), 23-27 (1986).

  3. Al-Tawil, K., Abd-El-Barr, M. and Ashraf, F. A survey and comparison of wormhole routing tech­niques in mesh networks. IEEE Network, March/April 1997, 38-45 (1997).

  4. Bhuyan, L. N. (ed.) Interconnection networks for parallel and distributed processing. Computer (Special issue), 20 (6), 9-75 (1987).

466

9. Bhuyan, L. N., Yang, Q. and Agrawal, D. P. Performance of multiprocessor interconnection netw­
orks. Computer, 22 (2), 25-37 (1989).

10. Chen, W.-T. and Sheu, J.-P. Performance analysis of multiple bus interconnection networks with
hierarchical requesting model. IEEE Transactions on Computers, 40 (7), 834-842 (1991).

11. Dasgupta, S. Computer Architecture: A Modern Synthesis, vol. 2; Advanced Topics, John Wiley,
1989.

12. Decegama, A. The Technology of Parallel Processing: Parallel Processing Architectures and VLSI
Hardware, Vol. 1, Prentice-Hall, 1989.

13. Dongarra, J. Experimental Parallel Computing Architectures, North-Holland, 1987.

14. Duncan, R. A survey of parallel computer architectures. Computer, 23 (2), 5-16 (1990).

15. El-Rewini, H. and Lewis, T. G. Distributed and Parallel Computing, Manning & Prentice Hall,
1998.

16. Flynn. Computer Architecture: Pipelined and Parallel Processor Design, Jones and Bartlett,
1995.

17. Goodman, J. R. Using cache memory to reduce processor-memory traffic. Proceedings 10th An­
nual Symposium on Computer Architecture, June 1983, pp. 124-131.

  1. Goyal, A. and Agerwala, T Performance analysis of future shared storage systems. IBM Journal of Research and Development, 28 (1), 95-107 (1984).

  2. Hennessy, J. and Patterson, D. Computer Architecture: A Quantitative Approach, Morgan Kauf-mann, 1990.

  3. Hesham El-Rewini Mostafa Abd-El-Barr. ADVANCED COMPUTER ARCHITECTURE AND PARALLEL PROCESSING. John Wiley, 2005

  4. Hwang, K. and Briggs, E A. Computer Architecture and Parallel Processing, McGraw-Hill, 1984.

  5. Ibbett, R. N. and Topham, N. P. Architecture of High Performance Computers II, Springer-Ver-lag, 1989.

  6. Juang, J.-Y. and Wah, B. A contention-based bus-control scheme for multiprocessor systems. IEEE Transactions on Computers, 40 (9), 1046-1053 (1991).

  7. Flynn M.E Some computer organizations and their effectiveness. - IEEETC, 1972, September. P. 848-960.

  8. Lewis, T G. and El-Rewini, H. Introduction to Parallel Computing, Prentice-Hall, 1992.

  9. Linder, D. and Harden, J. An adaptive and fault tolerant wormhole routing strategy for k-ary n-cubes. IEEE Transactions on Computers, 40 (1), 2-12 (1991).

  10. Moldovan, D. Parallel Processing, from Applications to Systems, Morgan Kaufmann Publishers, 1993.

  11. Ni, L. and McKinely, P. A survey of wormhole routing techniques in direct networks. IEEE Com­puter, February 1993, 62-76 (1993).

  12. Patel, J. Performance of processor-memory interconnections for multiprocessor computer syste­ms. IEEE Transactions, 28 (9), 296-304 (1981).

  13. Reed, D. and Fujimoto, R. Multicomputer Networks: Message-Based Parallel Processing, MIT Press, 1987.

  14. Serlin, O. The Serlin Report On Parallel Processing, No. 54, pp. 8-13, November 1991.

  15. Sima, E., Fountain, T. and Kacsuk, P. Advanced Computer Architectures: A Design Space Appr­oach, Addison-Wesley, 1996.

  16. Stone, H. High-Performance Computer Architecture, 3rd ed„ Addison-Wesley, 1993.

  17. The Accelerated Strategic Computing Initiative Report, Lawrence Livermore National Labora­tory, 1996.

  18. Wilkinson, B. Computer Architecture: Design and Performance, 2nd ed., Prentice-Hall, 1996.

  19. Yang, Q. and Zaky, S. Communication performance in multiple-bus systems. IEEE Transactions on Computers, 37 (7), 848-853 (1988).

467

  1. Youn, H. and Chen, C. A comprehensive performance evaluation of crossbar networks. IEEE Transactions on Parallel and Distribute Systems, 4 (5), 481-489 (1993).

  2. Zargham, M. Computer Architecture: Single and Parallel Systems, Prentice-Hall, 1996.

  3. Мельник А. А., Илькив В. С. Реализация алгоритмов сортировки. Систолические вьічис-лительньїе структури. Препринт N3-87. ИППМхМ АН УССР. - Львов, 1988. - с. 25-26.

  4. Мельник А. А. О подходе к реализации многоступенчатьіх коммутирующих сетей. Вьісо-копроизводительньїе вьічислительньїе системи. Препринт N6-89. - Львов, 1989. - с. 46-47.

  5. Мельник А. О. Принципи організації управління для одного класу багатоступінчастих комутуючих мереж. Матеріали НТК "Досвід розробки та застосування приладо-технологічних САПР мікроелектроніки". - Львів, 1995. - Ч. 1. - с. 28-29.

12.13. Питання до розділу 12

  1. Наведіть хронологію нововведень в архітектурі комп'ютера з точки зору паралельної об­робки інформації.

  2. В якому комп'ютері вперше була використана паралельна пам'ять та паралельний АЛП?

  3. В якому комп'ютері вперше використані процесори введення-виведення?

  4. Які принципово нові архітектурні рішення були реалізовані в комп'ютері Stretch?

  5. В якому комп'ютері вперше був використаний конвеєрний принцип виконання команд, віртуальна пам'ять та система переривань?

  6. В комп'ютерах якої серії вперше були використані незалежні конвеєрні операційні при­строї?

  7. Наведіть основні архітектурні принципи матричних процесорів та продемонструйте їх за­стосування на прикладі процесора ILLIACIV,

  8. Дайте оцінку впливу векторно-конвеєрних комп'ютерів фірми CRAY на подальший розви­ток комп'ютерів.

  9. Виділіть особливості паралельних комп'ютерів з спільною пам'яттю.


  1. Наведіть особливості та приклади систем з масовою паралельною обробкою інформації.

  2. Наведіть закон Амдала та наслідки, що витікають з цього закону.

  3. Яка основна ідея багатопотокової обробки інформації?

  4. Які існують основні підходи до реалізації багатопотокової обробки інформації?

  5. Опишіть технологію Hyper-Threading, використану в процесорі Хеоп фірми Intel.

  6. Наведіть основні положення класифікації комп'ютерних систем, запропоновані Шо-ром.

  7. Наведіть структуру машини 1 за класифікацією Шора.

  8. Наведіть структуру машини 2 за класифікацією Шора.

  9. Наведіть структуру машини 3 за класифікацією Шора.

  10. Наведіть структуру машини 4 за класифікацією Шора.

  11. Наведіть структуру машини 5 за класифікацією Шора.

  12. Наведіть структуру машини 6 за класифікацією Шора.

  13. Наведіть принципи класифікації комп'ютерних систем, запропоновані Фліном.

  14. Наведіть структуру комп'ютерної системи ОКОД.

  15. Наведіть структуру комп'ютерної системи МКОД.

  16. Наведіть структуру комп'ютерної системи ОКМД.

  17. Наведіть структуру комп'ютерної системи МКМД.

  18. Наведіть структуру багатопроцесорної системи типу ОКМД з розподіленою пам'яттю.

  19. Наведіть структуру багатопроцесорної системи типу ОКМД з спільною пам'яттю.

  20. Поясніть структуру та організацію роботи багатопроцесорної системи типу МКМД з спільною пам'яттю.

468

  1. Поясніть структуру та організацію роботи багатопроцесорної системи типу МКМД з роз­поділеною пам'яттю.

  2. Наведіть класифікацію багатопроцесорних систем типу МКМД з спільною пам'яттю.

  3. Поясніть основні особливості комп'ютерних систем з однорідним доступом до пам'яті.

  4. Поясніть основні особливості комп'ютерних систем з неоднорідним доступом до пам'яті.

  5. Поясніть основні особливості комп'ютерних систем лише з кеш пам'яттю.

  6. Поясніть загальну організацію роботи комп'ютерних систем з розподіленою пам'яттю.

  7. Наведіть типи комутаційних мереж багатопроцесорних систем.

  8. Які існують статичні топології комутаційних мереж багатопроцесорних систем.

  9. Наведіть особливості та основні характеристики комутаційних мереж з повним з'єднан­ням.

  10. Наведіть особливості та основні характеристики комутаційних мереж з неповним з'єд­нанням.

  11. Порівняйте комунікаційні мережі з статичним з'єднанням - 1-вимірні, 2-вимірні, 3-ви-мірні.

  12. Наведіть основні типи шинних комутаційних мереж багатопроцесорних систем та по­рівняйте їх між собою.

  13. Як здійснюється синхронізація шин шинних комутаційних мереж?

  14. Як працює комунікаційна мережа типу Crossbar?

  15. Наведіть структури одноярусних комутаційних мереж.

  16. Наведіть структури багатоярусних комутаційних мереж: "Баньян", "Омега".

  17. Наведіть структури комутаційних мереж з реконфігурацією.

  18. Наведіть структури неблокуючих комутаційних мереж.

Смотрите также файлы