- Главная
- Разное
- Дизайн
- Бизнес и предпринимательство
- Аналитика
- Образование
- Развлечения
- Красота и здоровье
- Финансы
- Государство
- Путешествия
- Спорт
- Недвижимость
- Армия
- Графика
- Культурология
- Еда и кулинария
- Лингвистика
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Маркетинг
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Вычислительные системы презентация
Содержание
- 1. Вычислительные системы
- 2. Понятие, назначение, основные характеристики
- 3. Вычислительная система – это совокупность взаимосвязанных
- 4. Зачем нужна? Создание ВС преследует следующие
- 5. Чем характеризуются? отношение стоимость/производительность (баланс между стоимостными
- 6. Отказоустойчивость Это такое свойство вычислительной системы, которое
- 7. Масштабируемость Это возможность наращивания числа и мощности
- 8. Совместимость и мобильность программного обеспечения вычислительная среда
- 9. Классификация вычислительных систем
- 10. Классификация вычислительных систем Основа классификации -
- 11. С одним потоком команд и одним потоком
- 12. С одним потоком команд и множеством данных
- 13. С множеством команд и одним потоком данных
- 14. С множеством команд и множеством данных реализуется
- 15. Организация вычислений в вычислительных системах,
- 16. "модульность” и "близкодействие” - главные принципы технической реализации
- 17. Модульность Это принцип, предопределяющий формирование вычислительной системы
- 18. Модульность вычислительной системы обеспечивает: возможность использования любого модуля
- 19. Близкодействие Это принцип построения вычислительных систем, обусловливающий
- 20. Параллелизм выполнения операций Он существенно повышает
- 21. Многомашинная вычислительная система состоит из нескольких
- 22. Многопроцессорная архитектура предполагает наличие в компьютере
- 23. Доступ к памяти
- 24. Память - общая В системах с общей
- 26. Достоинства и недостатки Данных подход имеет недостатки,
- 27. Неоднородный доступ к памяти Существует единое адресное
- 28. Распределенная память В системе с распределенной памятью
- 29. Ассоциативные и матричные системы
- 30. Общие сведения Относятся к системам класса ОКМД
- 31. Данные Для матричных систем эти массивы
- 32. Матричные системы Организация систем этого типа: общее
- 33. Матричный процессор Матричный процессор представляет собой композицию
- 34. Ассоциативные системы характеризуются наличием большого числа операционных
- 35. Как выбираются данные? Доступ к ячейкам АЗУ
- 36. Конвейеризация вычислений = повышение эффективности
- 37. Идея Идея конвейерной обработки заключается в выделении
- 38. Зачем? Получаем очевидный выигрыш в скорости
- 39. Технология Термин конвейеризация относится к методам проектирования,
- 40. Суперскаляризация = повышение эффективности
- 41. Что это? Процессоры с несколькими линиями конвейера
- 42. Суперскалярным называется центральный процессор (ЦП), который
Понятие, назначение, основные характеристики
Слайд 3Вычислительная система – это
совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих процессоров или ЭВМ,
периферийного оборудования и программного обеспечения, предназначенная для сбора, хранения, обработки и распределения информации.
Чем отличается от ЭВМ?
наличие в нескольких вычислителей, реализующих параллельную обработку.
Чем отличается от ЭВМ?
наличие в нескольких вычислителей, реализующих параллельную обработку.
Слайд 4Зачем нужна?
Создание ВС преследует следующие основные цели:
повышение производительности системы за
счёт ускорения процессов обработки данных;
повышение надёжности и достоверности вычислений
повышение надёжности и достоверности вычислений
Слайд 5Чем характеризуются?
отношение стоимость/производительность (баланс между стоимостными параметрами и производительностью );
надежность и
отказоустойчивость;
масштабируемость;
совместимость и мобильность программного обеспечения.
масштабируемость;
совместимость и мобильность программного обеспечения.
Слайд 6Отказоустойчивость
Это такое свойство вычислительной системы, которое обеспечивает ей, как логической машине,
возможность продолжения действий, заданных программой, после возникновения неисправностей
отказоустойчивость = избыточное аппаратное и программное обеспечения.
Направления, связанные с предотвращением неисправностей и с отказоустойчивостью, - основные в проблеме надежности.
Главной целью повышения надежности систем является целостность хранимых в них данных
назад
отказоустойчивость = избыточное аппаратное и программное обеспечения.
Направления, связанные с предотвращением неисправностей и с отказоустойчивостью, - основные в проблеме надежности.
Главной целью повышения надежности систем является целостность хранимых в них данных
назад
Слайд 7Масштабируемость
Это возможность наращивания числа и мощности процессоров, объемов оперативной и внешней
памяти и других ресурсов вычислительной системы.
должна обеспечиваться:
архитектурой и конструкцией компьютера,
соответствующими средствами программного обеспечения.
Добавление каждого нового процессора в действительно масштабируемой системе должно давать прогнозируемое увеличение производительности при приемлемых затратах.
назад
должна обеспечиваться:
архитектурой и конструкцией компьютера,
соответствующими средствами программного обеспечения.
Добавление каждого нового процессора в действительно масштабируемой системе должно давать прогнозируемое увеличение производительности при приемлемых затратах.
назад
Слайд 8Совместимость и мобильность программного обеспечения
вычислительная среда должна позволять гибко менять количество
и состав аппаратных средств и программного обеспечения в соответствии с меняющимися требованиями решаемых задач.
она должна обеспечивать возможность запуска одних и тех же программных систем на различных аппаратных платформах, т.е. обеспечивать мобильность программного обеспечения.
назад
она должна обеспечивать возможность запуска одних и тех же программных систем на различных аппаратных платформах, т.е. обеспечивать мобильность программного обеспечения.
назад
Слайд 10Классификация вычислительных систем
Основа классификации - соотношение между потоком команд и
потоком данных.
По этому признаку выделяют 4 группы ВС:
с одним потоком команд и одним потоком данных (ОКОД);
с одним потоком команд и множеством данных (ОКМД);
с множеством команд и одним потоком данных (МКОД);
с множеством команд и множеством данных (МКМД)
По этому признаку выделяют 4 группы ВС:
с одним потоком команд и одним потоком данных (ОКОД);
с одним потоком команд и множеством данных (ОКМД);
с множеством команд и одним потоком данных (МКОД);
с множеством команд и множеством данных (МКМД)
Слайд 11С одним потоком команд и одним потоком данных (ОКОД)
относятся традиционные или
классические ЭВМ и построенные на их основе вычислительные системы.
Назад
Назад
Слайд 12С одним потоком команд и множеством данных
иначе называют еще системами с
общим потоком команд.
В них в разных процессорах выполняются одни и те же команды над разными данными.
Реализуется синхронный параллельный вычислительный процесс
назад
В них в разных процессорах выполняются одни и те же команды над разными данными.
Реализуется синхронный параллельный вычислительный процесс
назад
Слайд 13С множеством команд и одним потоком данных
принцип конвейерной обработки одной команды
(функции), из которой выделены несколько операций (подфункций), путем последовательного выполнения операций на отдельных аппаратных блоках
назад
назад
Слайд 14С множеством команд и множеством данных
реализуется асинхронный параллельный принцип обработки данных.
Особенность в том, что в них каждый процессор выполняет свою программу или участок (ветвь) одной большой программы над отдельными данными.
назад
назад
Слайд 16
"модульность” и "близкодействие” - главные принципы технической реализации
Возможность организации параллельных вычислений
Слайд 17Модульность
Это принцип, предопределяющий формирование вычислительной системы из элементов (модулей.
Функциональные и конструктивные
возможности модулей, разнообразие их типов определяются исходя из требований, предъявляемых к вычислительным системам.
Слайд 18Модульность вычислительной системы обеспечивает:
возможность использования любого модуля заданного типа для выполнения любого
соответствующего ему задания;
простоту замены одного модуля на другой однотипный;
масштабируемость, т.е. возможность увеличения или уменьшения количества модулей;
открытость системы для модернизации, исключающую ее моральное старение.
назад
простоту замены одного модуля на другой однотипный;
масштабируемость, т.е. возможность увеличения или уменьшения количества модулей;
открытость системы для модернизации, исключающую ее моральное старение.
назад
Слайд 19Близкодействие
Это принцип построения вычислительных систем, обусловливающий такую организацию информационных взаимодействий между
модулями–вычислителями, при которой каждый из них может непосредственно (без "посредников”) обмениваться информацией с весьма ограниченной частью модулей-вычислителей
Принцип близкодействия допускает реализацию механизма управления ВС, не зависящий от числа составляющих ее вычислителей.
назад
Принцип близкодействия допускает реализацию механизма управления ВС, не зависящий от числа составляющих ее вычислителей.
назад
Слайд 20Параллелизм выполнения операций
Он существенно повышает быстродействие системы; он может существенно
повысить и надёжность (при отказе одного компонента системы его функцию может взять на себя другой), а также достоверность функционирования системы, если операции будут дублироваться, а результаты сравниваться.
Вычислительные системы можно разделить на две группы:
многомашинные;
многопроцессорные.
Вычислительные системы можно разделить на две группы:
многомашинные;
многопроцессорные.
Слайд 21Многомашинная вычислительная система
состоит из нескольких отдельных компьютеров.
эффект от применения
такой вычислительной системы может быть получен только при решении задачи, имеющей специальную структуру: она должна разбиваться на столько слабо связанных подзадач, сколько компьютеров в системе
Слайд 22Многопроцессорная архитектура
предполагает наличие в компьютере нескольких процессоров, поэтому параллельно может
быть организовано много потоков данных и много потоков команд.
Таким образом, одновременно может выполняться несколько фрагментов одной задачи.
Недостатком является возможность возникновения конфликтных ситуаций при обращении нескольких процессоров к одной области памяти.
назад
Таким образом, одновременно может выполняться несколько фрагментов одной задачи.
Недостатком является возможность возникновения конфликтных ситуаций при обращении нескольких процессоров к одной области памяти.
назад
Слайд 24Память - общая
В системах с общей памятью все процессоры имеют равные
возможности по доступу к единому адресному пространству.
Вычислительные системы с общей памятью характеризуются тем, что:
доступ любого процессора к памяти производится единообразно
Доступ занимает одинаковое время
Они называют системами с однородным доступом к памяти
Это наиболее распространенная архитектура памяти параллельных ВС с общей памятью
Вычислительные системы с общей памятью характеризуются тем, что:
доступ любого процессора к памяти производится единообразно
Доступ занимает одинаковое время
Они называют системами с однородным доступом к памяти
Это наиболее распространенная архитектура памяти параллельных ВС с общей памятью
Слайд 26Достоинства и недостатки
Данных подход имеет недостатки, аналогичные структуре вычислительных машин с
общей шиной.
Достоинством является то, что:
на обмен информацией между процессорами не связан с дополнительными операциями
Обмен информацией обеспечивается за счет доступа к общей общим областям памяти.
Достоинством является то, что:
на обмен информацией между процессорами не связан с дополнительными операциями
Обмен информацией обеспечивается за счет доступа к общей общим областям памяти.
Слайд 27Неоднородный доступ к памяти
Существует единое адресное пространство, но каждый процессор имеет
локальную память.
Доступ процессора к собственной локальной памяти производится напрямую, что намного быстрее, чем доступ к удаленной памяти
Такая система может быть дополнена глобальной памятью, тогда локальные запоминающие устройства играют роль быстрой кэш-памяти для глобальной памяти.
Доступ процессора к собственной локальной памяти производится напрямую, что намного быстрее, чем доступ к удаленной памяти
Такая система может быть дополнена глобальной памятью, тогда локальные запоминающие устройства играют роль быстрой кэш-памяти для глобальной памяти.
Слайд 28Распределенная память
В системе с распределенной памятью каждый процессор обладает собственной памятью
и способен адресоваться только к ней.
каждый процессор имеет доступ только к своей локальной памяти. Доступ к удаленной памяти (локальной памяти другого процессора) возможен только путем обмена сообщениями с процессором, которому принадлежит адресуемая память.
каждый процессор имеет доступ только к своей локальной памяти. Доступ к удаленной памяти (локальной памяти другого процессора) возможен только путем обмена сообщениями с процессором, которому принадлежит адресуемая память.
Слайд 30Общие сведения
Относятся к системам класса ОКМД - с одиночным потоком команд
и множественным потоком данных.
Эти системы имеют одно устройство управления, которое интерпретирует команды и управляет синхронным выполнением этих команд параллельно работающими обрабатывающими устройствами.
каждое устройство оперирует со своими данными, а система в целом - с большими массивами упорядоченных данных.
Эти системы имеют одно устройство управления, которое интерпретирует команды и управляет синхронным выполнением этих команд параллельно работающими обрабатывающими устройствами.
каждое устройство оперирует со своими данными, а система в целом - с большими массивами упорядоченных данных.
Слайд 31Данные
Для матричных систем эти массивы данных представляют собой матрицы слов,
для систем с ансамблем процессоров, фактически, вектора слов, а для ассоциативных систем, обычно наборы двоичных разрядов.
Слайд 32Матричные системы
Организация систем этого типа: общее управляющее устройство, генерирующее поток команд,
и большое число устройств работающих параллельно обрабатывающих каждый свой поток данных.
В матричных вычислительных системах используется один или несколько матричных процессоров.
Каждый процессорный элемент имел непосредственную связь не менее чем с четырьмя другими процессорными элементами.
данные поступают на обработку от общих или раздельных запоминающих - источников данных.
В матричных вычислительных системах используется один или несколько матричных процессоров.
Каждый процессорный элемент имел непосредственную связь не менее чем с четырьмя другими процессорными элементами.
данные поступают на обработку от общих или раздельных запоминающих - источников данных.
Слайд 33Матричный процессор
Матричный процессор представляет собой композицию устройства управления и матрицы связанных
элементарных процессоров.
Устройство управления предназначается для формирования единого потока команд на все процессоры матрицы. Элементарные процессоры идентичны, каждый из них включает в себя арифметико-логическое устройство и память.
назад
Устройство управления предназначается для формирования единого потока команд на все процессоры матрицы. Элементарные процессоры идентичны, каждый из них включает в себя арифметико-логическое устройство и память.
назад
Слайд 34Ассоциативные системы
характеризуются наличием большого числа операционных устройств, способных одновременно, по командам
одного управляющего устройства вести обработку нескольких потоков данных.
информация на обработку поступает от ассоциативных запоминающих устройств, характеризующихся тем, что информация из них выбирается не по определенному адресу, а по её содержимому.
информация на обработку поступает от ассоциативных запоминающих устройств, характеризующихся тем, что информация из них выбирается не по определенному адресу, а по её содержимому.
Слайд 35Как выбираются данные?
Доступ к ячейкам АЗУ осуществляется не по адресу, а
по их содержимому, точнее — по ассоциативному признаку (поисковому образу), соответствующему хранимой в ячейке информации.
Если в ячейке содержится информация, содержащая заданный признак, эта информация считывается.
Поиск ассоциативного признака выполняется по всем ячейкам массива памяти, считывание осуществляется одновременно из всех найденных ячеек массива памяти.
Если в ячейке содержится информация, содержащая заданный признак, эта информация считывается.
Поиск ассоциативного признака выполняется по всем ячейкам массива памяти, считывание осуществляется одновременно из всех найденных ячеек массива памяти.
Слайд 37Идея
Идея конвейерной обработки заключается в выделении отдельных этапов выполнения общей операции,
причем каждый этап, выполнив свою работу, передавал бы результат следующему, одновременно принимая новую порцию входных данных
Слайд 38Зачем?
Получаем очевидный выигрыш в скорости обработки за счет совмещения прежде
разнесенных во времени операций.
Слайд 39Технология
Термин конвейеризация относится к методам проектирования, в результате применения которых в
вычислительной системе обеспечивается совмещение различных действий по вычислению базовых функций за счет их разбиения на подфункции.
При этом полагается, что:
вычисление базовой функции эквивалентно вычислению некоторой последовательности подфункций,
величины, являющиеся входными для данной подфункции, являются выходными величинами той подфункции, которая предшествует данной в процессе вычисления;
никаких других взаимосвязей, кроме обмена данными, между подфункциями нет;
При этом полагается, что:
вычисление базовой функции эквивалентно вычислению некоторой последовательности подфункций,
величины, являющиеся входными для данной подфункции, являются выходными величинами той подфункции, которая предшествует данной в процессе вычисления;
никаких других взаимосвязей, кроме обмена данными, между подфункциями нет;
Слайд 41Что это?
Процессоры с несколькими линиями конвейера получили название суперскалярных.
Во многих вычислительных
системах, наряду с конвейером команд, используются конвейеры данных.
Сочетание этих двух конвейеров дает возможность достичь очень высокой производительности на определенных классах задач, особенно если используется несколько различных конвейерных процессоров, способных работать одновременно и независимо друг от друга.
Сочетание этих двух конвейеров дает возможность достичь очень высокой производительности на определенных классах задач, особенно если используется несколько различных конвейерных процессоров, способных работать одновременно и независимо друг от друга.
Слайд 42
Суперскалярным называется центральный процессор (ЦП), который одновременно выполняет более чем одну
скалярную команду.
Структура типичного суперскалярного процессора
Структура типичного суперскалярного процессора
