Организация ЭВМ и систем презентация

Содержание

Определение архитектуры компьютера Архитектура компьютера – логическая организация компьютера с точки зрения программиста, (программно-видимые средства) Intel Core, AMD x86-64, STI Cell, IBM POWER Микроархитектура компьютера –

Слайд 1Организация ЭВМ и систем
Кафедра Параллельных вычислений (ИВМиМГ)
Маркова Валентина Петровна,

markova@ssd.sscc.ru
Киреев Сергей Евгеньевич, kireev@ssd.sscc.ru
Перепелкин Владислав Александрович, perepelkin@ssd.sscc.ru

Слайд 2Определение архитектуры компьютера
Архитектура компьютера – логическая организация компьютера с точки зрения

программиста, (программно-видимые средства)
Intel Core, AMD x86-64, STI Cell, IBM POWER
Микроархитектура компьютера – совокупность аппаратных решений для серии процессоров, реализующих ее программную модель
IA-32 (Intel Architecture 32 bit) представлена двумя микроархитектурами:
P6 (Pentium Pro, Pentium II и Pentium III)
NetBurst (Celeron, Pentium 4, Xeon ,….)

Слайд 3ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) 1943 г., Джон Мочли, Джон Эккерт
Не

хранится программа
Нет условных переходов
5000 оп/сек

Слайд 4Архитектурные принципы компьютера фон Неймана
Принцип программного управления
Принцип хранимой программы
Синхронное функционирование
Принцип условного

перехода
Принцип использования двоичной системы счисления
Принцип иерархичности ЗУ

Слайд 5Схема компьютера фон Неймана

Слайд 6Память

Слайд 7Процессор
Устройство управления
Арифметико-логическое устройство
Регистры
Счетчик команд содержит адрес следующей исполняемой команды.
Регистр команды хранит

команду, выполняемую в данный момент времени.
…

Слайд 8Формат команды
Какую операцию и с какими операндами нужно выполнять?

Слайд 9Выполнение команды

Слайд 10Выполнение команды

Слайд 11Выполнение команды

Слайд 12Периферийные устройства ввода-вывода

Слайд 13Машины потока команд
Таким образом,

характерной чертой компьютеров фон Неймана является наличие глобально адресуемой памяти и счетчика команд, которые позволяют УУ многократно повторять один и тот же цикл действий:
извлечение очередной команды машинного кода,
декодирование и выполнение команды
в автоматическом режиме. В результате глобально адресуемая память и счетчик команд создают поток команд, которые УУ декодирует, а АЛУ исполняют.

Слайд 14Управляющие стратегии вычислений
Команда выполняется, если предыдущая команда, определенная

в машинном коде, выполнена (control flow).
Команда выполняется, когда требуемые операнды готовы (data flow).
Команда выполняется, когда ее результат требуется другой команде (demand driven).
Команда выполняется, когда появляются частичные образы данных (pattern driven).

Слайд 15Узкие места архитектуры фон Неймана
Последовательное выполнение команд
Хранение данных и программы в

одном ОЗУ
Один канал связи

Слайд 16Такт работы процессора
Время выполнения команды:
Время доступа в память
Время вычисления операции

Слайд 171951-53 гг. С. Лебедев, МЭСМ и БЭСМ
8-10 тыс. оп/сек

Слайд 18Усовершенствования архитектуры фон Неймана
Усовершенствования в области
CБИС-технологий.
Программного обеспечения.
Архитектурные

усовершенствования.

Слайд 19Прогресс в СБИС-технологиях. Закон Мура.

Слайд 20Усовершенствование ПО
Языки программирования высокого уровня
Компиляторы
Библиотеки подпрограмм
Параллельные языки программирования
Коммуникационные библиотеки

Слайд 21Характеристики суперкомпьютера Roadrunner (№1 http://www.top500.org)
Процессоры
PowerXCell 8i 3.2 ГГц (12 240 шт.)
Opteron DC 1.8

ГГц (6 562 шт.)
Всего ядер 122 400
Общая память 98 Тбайт
Производительность
1026 TFlops (макс)
1375.78 TFlops (пиковая)
437 MFlops/watt
Энергопотребление 2.35 мегаватт

Слайд 22Архитектурные усовершенствования
Оптимизация подсистемы памяти
Контроллер памяти
Высокоскоростная шина
Кэш и иерархия памяти
Виртуальная память
Аппаратная предвыборка

данных и команд

Оптимизация выполнения команд
Конвейеризация
Упрощение набора команд
Истинный параллелизм
Данные (SIMD)
Инструкции
Потоки
Программы

Слайд 23Иерархия памяти

Слайд 24Конвейер команд
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
Ступени
Выборка команды
Декодирование команды
Выборка операндов
Вычисление операции
Запись результата
Время
3
3
3

Слайд 25Конвейер команд
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
Ступени
Выборка команды
Декодирование команды
Выборка операндов
Вычисление операции
Запись результата
Время

Латентность конвейера
7
7
7
7
7
8
8
8
8
8
9
9
9
9
9
Все ступени конвейера активны

Слайд 26Параллелизм на уровне инструкций (ILP)

INT
FP
MEM
BR













Окно команд
CPU

Слайд 27Параллелизм на уровне инструкций (ILP)











































Время

Слайд 28Параллелизм на уровне нитей (TLP)

INT
FP
MEM
BR













Окно команд
CPU













Окно команд
Нить №1
Нить №2

Слайд 29Параллелизм на уровне нитей (TLP)




























































Время
Нить №1
Нить №2

Слайд 30
Многоядерность (Multi-Core)



















Окно команд





Окно команд
Процесс №1
Процесс №2






Слайд 31Конец.

Похожие презентации

Что стоит нас соединить? 228
Женщина на войне 486
Семья года - 2011 193
? 484
Dior parfum kaz 512
1999-2000 учебный годСтаж 6 лет 218

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.

Для правообладателей

Яндекс.Метрика