Підходи вивчення спеціалізації комп’ютерних засобів – інтенсивний і екстенсивний.

Підходи вивчення спеціалізації комп’ютерних засобів – інтенсивний і екстенсивний.

Інтенсивний передбачає, що архітектура повинна базуватися на декількох складних, але потужних слотах, і всі допоміжні спеціалізовані структури повинні забезпечувати їх постійне завантаження.

Екстенсивна обробка передбачає велику кількість процесорних елементів, або перетворення простих засобів за складом з обмеженими функціями та недуже швидкодіючими.

Реалізація першого напрямку має приклади матричних, векторно конвеєрних, кластерних систем систем. До другого напрямку мають відношення RISC та SISC архітектури, ансамблі процесорних елементів різної конфігурації, ансамблі з регулюючими структурами типу систолічних структур, ансамблі з логічними елементами.

Поява RISC архітектур, в основі яких – процесорний елемент з обмеженою кількістю команд, було обумовлено тим, що після аналізу виконання програм була переважна статистика на користь невеликої кількості операцій: додавання, множення, зсув, маскування, які складали до 90%  застосування при реалізації задач. Тому і було вирішено апаратно підтримати ці операції в структурі процесорного елементу, а інші операції реалізувати через базові. Застосування таких структур показало, що якщо траплялась довга операція, то вся перевага розробки структури мала 10-15 відсотків. Тому наступним кроком був перехід до SISC структур.

Інший напрям – використання ансамблів з логічними елементами, який міг би замінити виконання операцій через масові потокові перетворення, над масивами операндів. Систолічні структури, які мають регулювання реалізації і використовують базові логічні елементи. Розглянемо приклад роботи систолічного модуля, який виконує перетворення двійкових даних. Модуль має трикутну структуру з однакових складових, кожен складовий модуль має об’єднання логічних елементів «АБО» та «І». На вхід задається послідовність двійкових розрядів, треба визначити операцію яку виконає цей модуль. Модуль виконує операцію ущільненого коду, значення якого дорівнює кількості одиниць у двійковому коді. Кількість тактів роботи - … Впровадження принципу спеціалізації вплинуло на оцінку продуктивності комп’ютерних засобів. Вважається: якщо комп’ютерна система побудована за принципом спеціалізації обчислювального процесу і має достатню структурно-апаратну підтримку, то спеціалізацію та прискорення виконання завдань оцінюють не за логарифмічною функцією, яка була основним критерієм застосування паралельної обробки, а за можливістю розпаралелювання програми, яка реалізована на даному комп’ютерному засобі. Закона Амдала встановлює теоретичну оцінку при застосування певної кількості(Р) процесорів у комп’ютерному засобі. Прискорення, яке можливе при застосуванні розпаралелювання программи на P процесорах визначається за формулою , де альфа – послідовна частина програми. Якщо програма написана для завдання яке має природний паралелізм, тобто альфа = 0, прискорення можливе таке, яке складає апаратна підтримка – кількість процесорів. Якщо якась частина має послідовний характер виконання, то така формула визначає конкретне значення для конкретних данних.

28. 10. 11

Закони Амдала передбачають оцінку прискорення, як відносяться частини програми, яка не розпаралелена, до різниці між названої частини програми та частини програми, що може бути реалізована паралельно. Якщо представити програму як пул команд, в якому маємо частини, які допускають паралельну реалізацію, то формула прискорення

 – еквівалентна кількість комад, час реалізації яких відповідає паралельному виконанню. Якщо всі паралельні частини практично виконуються за один операційний час, то прискорення:  

J = h/(h – Summ( N i+1))

Якщо час виконання різний, то треба враховувати максимальний термін виконання паралельної частини. Паралельне виконання програми може бути реалізовано за допомогою класу паралельних методів, методів конвеєризації та методів багатооперандної обробки. Гіпотетично, оптимальна архітектура комп’ютерного середовища повинна реалізовувати всі методи при розв’язанні одної задачі, однак такої структури не розроблено і на практиці кожна програмно- алгебраїчна структура, не зважаючи на те, що вона має ознаки певного паралелізму, завантаження до структури реалізації, яка налазить тільки на один із відомих методів. Структури, які перепрограмовуються на алгебраїчні структури, не дозволяють це робити за короткий час. І саме перепрограмування займає час більший, ніж розв’язання задачі. Технологічний напрямок, так звані ПЛІС, працюють за принципом однорідного налаштування, тобто розв’язок всієї задачі вцілому. Існує напрямок, який відображає кількісну зміну характеристик комп’ютерного середовища, тобто напрямок масштабування, коли параметри комп’ютерного середовища зменшуються, або збільшуються по кількості слотів. Змінюється кількість операційних елементів, запам’ятовуючих пристроїв, в деяких випадках пропускна здатність каналів обміну. Інші приклади на мають переваг, тобто результат по скороченню часу виконання задачі, тому такий напрям є на стадіі розвитку?????: -)