Міністерство освіти і науки Російської Федерації
Федеральне агентство з освіти
Південно-Уральський державний університет
Кафедра прикладної математики
Курсова робота
з дисципліни В«Архітектура ЕОМ і ЗСВ»
на тему: В«Принципи організації паралелізму виконання
машинних команд в процесорах В»
Виконала: студентка групи ММ-392
Соловйова М.М.
Дата В«___В» «» 2007 м.
Перевірив:
Нікітін Г.А.
Дата В«___В» «» 2007 м.
Оценка__________________________
Челябінськ
2007
зміст
введення. 3
1 Класифікація паралельних НД .. 5
1.1 Класифікація Флінна. 5
1.2 Системи з загальної та розподіленою пам'яттю .. 7
2 Конвеєри операцій. 9
2.1 Конвеєри .. 9
2.2 Оцінка продуктивності ідеального конвеєра. 10
2.3 Конфлікти в конвеєрі і способи мінімізації їх впливу на продуктивність процесора. 13
3 Суперскалярні архітектури .. 18
3.1 Робота суперскалярного конвеєра. 18
3.2 Труднощі реалізації. 21
3.3 Історична довідка. 22
4 VLIW-архітектура. 25
4.1 Апаратно-програмний комплекс VLIW ... 25
4.2 Пристрій VLIW-процесора. 26
4.3 Принцип дії VLIW-компілятора. 27
4.4 Труднощі реалізації VLIW ... 28
5 Передбачення переходів. 30
6 Матричні процесори .. 35
6.1 Матричні процесори .. 35
6.2 Векторний процесор. 36
6.3 Внутріпроцессорная багатопоточність. 37
6.4 Нить в Pentium 4. 39
7 Закон Амдала. Закон Густафсона. 42
7.1 Прискорення, Є, завантаження і якість. 42
7.2 Закон Амдала. 44
7.3 Закон Густафсона. 47
висновок. 49
список літератури .. 50
введення
Попит на комп'ютери, працюють з усе більш і більш високою швидкістю, не припиняється. Астрономи намагаються відтворити всю історію Всесвіту з моменту великого вибуху і до сьогоднішнього дня. Фармацевти хотіли б розробляти нові лікарські препарати за допомогою комп'ютерів, не приносячи в жертву легіони щурів. Розробники літальних апаратів могли б отримувати кращі результати, якби замість будівництва величезних аеродинамічних труб моделювали свої конструкції на комп'ютері. Якими б потужними не були комп'ютери, їх можливостей ніколи не вистачить для вирішення багатьох нетривіальних завдань (особливо наукових, технічних і промислових). p> Швидкодія процесорів зростає, але у них постійно виникають проблеми зі швидкістю передачі інформації, оскільки швидкість розповсюдження електромагнітних хвиль в мідних проводах і світла в оптико-волоконних кабелях раніше залишається рівною 20 см/нс, незалежно від того, наскільки розумні інженери компанії Intel. Крім того, чим швидше працює процесор, тим сильніше він нагрівається, тому виникає завдання захисту його від перегріву. p> Розробники комп'ютерів прагнуть до того, щоб підвищити продуктивність своїх машин. Один з способів змусити процесори працювати швидше - підвищення їх тактовій частоти, однак при цьому існують технологічні обмеження. Тому більшість розробників для підвищення продуктивності при даній тактовій частоті процесора використовують паралелізм (виконання двох або більше операцій одночасно). p> Існує дві основні форми паралелізму: паралелізм на рівні команд і паралелізм на рівні процесорів. У першому випадку паралелізм реалізується за рахунок запуску великої кількості команд кожну секунду. У другому випадку над одним завданням працюють одночасно кілька процесорів. Кожен підхід має свої переваги. p> Паралелізм можна вводити на різних рівнях. На найнижчому рівні він може бути реалізований в процесорі за рахунок конвейєризації і суперскалярної архітектури з декількома функціональними блоками. p> На наступному рівні можливо впровадження в систему зовнішніх плат ЦП з поліпшеними обчислювальними можливостями. Як правило, в підключаються процесорах реалізуються спеціальні функції, такі як обробка мережевих пакетів, обробка мультимедійних даних, криптографія. Продуктивність спеціалізованих додатків за рахунок цих функцій може бути підвищена в 5-10 разів. p> Щоб підвищити продуктивність в сто, тисячу або мільйон разів, необхідно звести воєдино численні процесори і забезпечити їх ефективну взаємодію. Цей принцип реалізується у вигляді великих націнок систем і мультікомпьютеров (кластерних комп'ютерів). Природно, об'єднання тисяч процесорів у єдину систему породжує нові проблеми, які потрібно вирішувати. p> Нарешті, останнім часом з'явилася...
