 |
Многомашинная вычислительная система
|
|
|
|
Здесь несколько процессоров, входящих в вычислительную систему, не имеют общей оперативной памяти, а имеют каждый свою (локальную).
Каждый компьютер в многомашинной системе имеет классическую архитектуру, и такая система применяется достаточно широко.
Однако эффект от применения такой вычислительной системы может быть получен только при решении задач, имеющих очень специальную структуру: она должна разбиваться на столько слабо связанных подзадач, сколько компьютеров в системе.
Архитектура с параллельными процессорами
Здесь несколько АЛУ работают под управлением одного УУ.
Это означает, что множество данных может обрабатываться по одной программе — то есть по одному потоку команд.
Высокое быстродействие такой архитектуры можно получить только на задачах, в которых одинаковые вычислительные операции выполняются одновременно на различных однотипных наборах данных.
Процессоры, их характеристика.
13.1.Центральный процессор - это мозг компьютера-это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифмитические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера.
Его задача — выполнять программы, находящиеся в основной памяти. Он вызывает команды из памяти, определяет их тип, а затем выполняет одну за другой. Компоненты соединены шиной, представляющей собой набор параллельно связанных проводов, по которым передаются адреса, данные и сигналы управления. Шины могут быть внешними (связывающими процессор с памятью и устройствами ввода-вывода) и внутренними.
13.2.Центральный процессор содержит в себе:
- арифметико-логическое устройство;
|
|
|
- шины данных и шины адресов;
- регистры;
- счетчики команд;
- кэш — очень быструю память малого объема (от 8 до 512 Кбайт);
- математический сопроцессор чисел с плавающей точкой.
Что такое микропроцессор?
Физически микропроцессор представляет собой интегральную схему — тонкую пластинку кристаллического кремния прямоугольной формы площадью всего несколько квадратных миллиметров, на которой размещены схемы, реализующие все функции процессора.
Кристалл-пластинка обычно помещается в пластмассовый или керамический плоский корпус и соединяется золотыми проводками с металлическими штырьками, чтобы его можно было присоединить к системной плате компьютера.
Архитектуры современных процессоров.
Последовательная модель выполнения команд процессором
•Вызывает следующую команду из памяти и переносит ее в регистр команд.
•Меняет положение счетчика команд, который после этого указывает на следующую команду.
•Определяет тип вызванной команды.
•Если команда использует слово из памяти, определяет, где находится это слово.
•Переносит слово, если это необходимо, в регистр центрального процессора.
•Выполняет команду.
•Переходит к шагу 1, чтобы начать выполнение следующей команды.
Конвейерная модель выполнения команд процессором
Главное препятствие высокой скорости выполнения команд - необходимость их вызова из памяти. Для разрешения этой проблемы можно вызывать команды из памяти заранее и хранить в специальном наборе регистров. Таким образом, когда требовалась определенная команда, она вызывалась прямо из буфера, а обращения к памяти не происходило. В действительности при выборке с упреждением команда обрабатывается за два шага: сначала происходит вызов команды, а затем — ее выполнение.
Еще больше продвинула эту стратегию идея конвейера. При использовании конвейера команда обрабатывается уже не за два, а за большее количество шагов, каждый из которых реализуется определенным аппаратным компонентом, причем все эти компоненты могут работать параллельно.
|
|
|
На рисунке, изображен конвейер из пяти блоков, которые называются ступенями.
Первая ступень (блок С1) вызывает команду из памяти и помещает ее в буфер, где она хранится до тех пор, пока не потребуется.
Вторая ступень (блок С2) декодирует эту команду, определяя ее тип и тип ее операндов.
Третья ступень (блок СЗ) определяет местонахождение операндов и вызывает их из регистров или из памяти.
Четвертая ступень (блок С4) выполняет команду, обычно проводя операнды через тракт данных.
Блок С5 записывает результат обратно в нужный регистр.
|
|
|
