Архитектура машин управляемых потоком данных
жүктеу/скачать 0,54 Mb.
|
prorobot.ru-19-0101
- Бұл бет үшін навигация:
- 1. Введение
|
Содержание: 1.Введение…………………………………………………………………………………………….3 2.Теоретический раздел………………………………………………………………………………6 2.1. Принцип действия машин потоков данных…………………………………………….6 2.2. Язык потоков данных…………………………………………………………………….9 2.3. Машина потоков данных………………………………………………………………..13 2.4. Сети трактов передачи пакетов…………………………………………………………16 2.5. Переполнение и тупиковые ситуации………………………………………………….20 2.6. Обработка структур данных…………………………………………………………….23 3.Практическая часть…………………………………………………………………………………28 3.1. Постановка и реализация задачи……………………………………………………...28 3.2. Реализация программы на машине потоков данных…………………………………..30 3.3. Принцип работы устройства…………………………………………………………….32 3.4. Спецификация элементов………………………………………………………………..36 4.Заключение………………………………………………………………………………………….38 Список литературы…………………………………………………………………………………...40 5.Приложения…………………………………………………………………………………………41 1. ВведениеП оявление машин потоков данных обусловлено тремя основными причинами: потребность в существенном увеличении вычислительной мощности, серьезным недостатком принципов построения современных языков программирования и наличием «узких мест» в физической структуре традиционных машин. Первая причина – отсутствие достаточной вычислительной мощности – является значительным препятствием для применения машин при решении важных проблем. Хотя в наши дни ЭВМ с успехом применяют для экономических расчетов (подготовка платежных ведомостей, начисление страховых премий, бухгалтерский учет, ведение расчетов по кредитным карточкам), вычислительные машины плохо приспособлены для решения задач в области создания искусственного интеллекта, распознавание образов, обработки речевой информации, прогнозирование погоды, проектирование аэродинамических конструкций, перевода с одного иностранного языка на другой, сейсмического анализа и многих других. Традиционным решением задачи увеличения мощности системы (после того как производительность единственного процессора доведена до максимального значения) является использование нескольких процессоров. Однако такой подход не является удовлетворительным в силу действия следующих обстоятельств. Во-первых, возникают проблемы программирования, обусловленные необходимостью для программиста «подгонять» структуру данных и программ под жесткую структуру многопроцессорной или распределенной вычислительной системы. Например, при работе с системой, содержащей 16 процессоров, программисту приходиться разбивать свою программу на 16 или более параллельных процессов. Задача далеко не тривиальная, и современные языки программирования, средства обслуживания и отладки едва ли могут здесь оказать какую-либо существенную помощь. Во-вторых, в традиционных мультипроцессорных системах в режиме разделения памяти между процессорами возможны наложения обращений к памяти – так называемая интерференция обращения к памяти. Поскольку каждый отдельный процессор стремится захватить определенную часть памяти, подключение новых процессоров к памяти, уже разделяемой другими процессорами, может дать только ограниченную выгоду. Интерференция обращения к памяти может быть уменьшена, если каждый процессор снабдить локальным кэш-буфером (кэш-памятью). Однако при этом возникает другая проблема: некоторая ячейка памяти может оказаться привязанной к нескольким кэш-буферам, т.е. операция записи одного процессора может повлечь за собой искажение информации в кэш-буферах других процессоров. Таким образом, хотя мультипроцессорные системы имеют определенные достоинства, повышая степень готовности системы для решения различных задач, они все же уступают однопроцессорным аналогам по такому критерию, как отношение стоимости к производительности. В торой причиной появления машин потоков данных является недостатки, присущие самой природе современных языков программирования, и осознание того факта, что эти языки отражают в своей структуре основополагающие принципы архитектуры машин фон Неймана. Так же внутренняя организация современных машин предполагает использование пассивной памяти, процессора, выполняющего операции по изменению содержимого памяти, и устройства управления, воздействующего на процессор с помощью потока следующих одна за другой команд. Понятие «переменная» в языке программирования адекватно понятию «область пассивной памяти» в машине, понятие «передача управления» в языке (реализуемая, например, операторами GO TO, IF, DO, CALL) отражает устройство управления и счетчик команд в машине фон Неймана. Подобным же образом понятие «присваивание» является отображением определенной операции процессора (изменение содержимого области памяти машины). Использование потока данных для управления машиной позволило сделать выводы, с которыми согласились и специалисты в области теории языков Третьей причиной появления машин потоков данных является осознание того фактора, что тракт, соединяющий процессор с памятью, является тем самым «узким местом», которое в основном и ограничивает эффективность системы. В современных вычислительных системах назначение программы заключается в изменении содержимого памяти, предоставляемой для данных этой программы. Достигается это путем «проталкивания» одиночных команд и данных через узкую магистраль, связывающую память и процессор. Быстрое развитие компьютерной индустрии определяет относительность понятия суперЭВМ - то, что десять лет назад можно было назвать суперкомпьютером, сегодня под это определение уже не попадает. Например, производительность персональных компьютеров Pentium-3/500MHz, сравнима с производительностью суперкомпьютеров начала 70-х годов, однако по сегодняшним меркам суперкомпьютерами не являются ни те, ни другие. В любом компьютере все основные параметры тесно связаны. Трудно себе представить универсальный компьютер, имеющий высокое быстродействие и мизерную оперативную память, либо огромную оперативную память и небольшой объем дисков. Следуя логике, делаем вывод: суперЭВМ это компьютеры, имеющие в настоящее время не только максимальную производительность, но и максимальный объем оперативной и дисковой памяти (вопрос о специализированном ПО, с помощью которого можно эффективно всем этим воспользоваться, пока оставим в стороне). Так о чем же речь, и какие суперкомпьютеры существуют в настоящее время в мире? Вот лишь несколько параметров, дающих достаточно красноречивую характеристику машин этого класса. Компьютер ASCI WHITE, занимающий первое место в списке пятисот самых мощных компьютеров мира, объединяет 8192 процессора Power 3 с общей оперативной памятью в 4 терабайта и производительностью более 12 триллионов операций в секунду. жүктеу/скачать 0,54 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|