- •Лабораторная работа №1 Исследование принципов конвейерной обработки Краткая теория
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения лабораторной работы Подготовка к работе
- •Последовательность выполнения лабораторной работы
- •Содержание отчета о выполненной работе
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №2 Исследование конфликтов в работе конвейера Краткая теория
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения лабораторной работы Подготовка к работе
- •Последовательность выполнения лабораторной работы
- •Содержание отчета о выполненной работе
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №3 Исследование принципов мультиконвейерной обработки Краткая теория
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения лабораторной работы Подготовка к работе
- •Последовательность выполнения лабораторной работы
- •Содержание отчета о выполненной работе
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №4 Исследование конфликтов в мультиконвейерных системах Краткая теория
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения лабораторной работы Подготовка к работе
- •Последовательность выполнения лабораторной работы
- •Содержание отчета о выполненной работе
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №5 Изучение особенностей работы суперскалярных микропроцессоров Краткая теория
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения лабораторной работы Подготовка к работе
- •Последовательность выполнения лабораторной работы
- •Содержание отчета о выполненной работе
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №6 Исследование типовых структур кэш-памяти Краткая теория
- •Организация кэш-памяти
- •1. Кэш-память с прямым отображением
- •2. Полностью ассоциативная кэш-память
- •3. Множественно-ассоциативная кэш-память
- •Особенности записи и замещения информации в кэш-памяти. Когерентность кэш-памяти
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения лабораторной работы Подготовка к работе
- •Последовательность выполнения лабораторной работы
- •Содержание отчета о выполненной работе
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №7 Исследование типовых структур памяти многопроцессорных систем Краткая теория
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения лабораторной работы Подготовка к работе
- •Последовательность выполнения лабораторной работы
- •Содержание отчета о выполненной работе
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №8 Исследование конфликтов в работе многопроцессорной системы Краткая теория
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения лабораторной работы Подготовка к работе
- •Последовательность выполнения лабораторной работы
- •Содержание отчета о выполненной работе
- •Контрольные вопросы
- •Индивидуальные задания. Исследование заданной подсистемы вычислительной системы
- •Библиографический список
- •Оглавление
Содержание отчета о выполненной работе
Отчет должен содержать следующее:
Название и цель работы.
Исходные данные.
Общую структуру исследованной в работе многопроцессорной системы.
Семейство графиков зависимостей среднего времени выполнения команды, коэффициента загрузки шины и количества кэш-промахов от числа процессоров для конфигурации без кэш-памяти. Один график сроится для параметров, задаваемых по умолчанию, два других – для увеличенной длины, а еще два – для увеличенного числа повторений цикла.
Семейство графиков зависимостей среднего времени выполнения команды, коэффициента загрузки шины и количества кэш-промахов от числа процессоров для конфигурации с кэш-памятью. Один график сроится для минимальных объемов памятей обоих типов, два других – для увеличенных в 2 и 4 объемов. Еще одно семейство должно содержать графики зависимостей для двух новых соотношений операций работы с памятью и для измененных времен записи и чтения в ОП и кэш. Наконец, третье семейство включает в себя графики для разных длин и чисел повторения циклов.
Семейство графиков зависимостей среднего времени выполнения команды, коэффициента загрузки шины и количества кэш-промахов от числа процессоров для конфигурации с кэш и локальной памятью. Один график сроится для минимальных объемов памятей трех типов, два других – для увеличенных в 2 и 4 объемов. Еще одно семейство должно содержать графики зависимостей для двух новых соотношений операций работы с памятью и для измененных времен записи и чтения в ОП и локальную память. Наконец, третье семейство включает в себя графики для разных длин и чисел повторения циклов.
Выводы об эффективных режимах работы многопроцессорной системы.
Контрольные вопросы
На какие классы делятся вычислительные системы по способу организации памяти?
Как обеспечивается когерентность памяти в многопроцессорных системах?
Что такое протоколы наблюдения?
Как влияет на производительность многопроцессорной системы количество процессоров?
Как влияет на производительность многопроцессорной системы наличие кэш-памяти и ее емкость?
Как влияет на производительность многопроцессорной системы наличие локальной памяти и ее емкость?
Как влияет на характеристики многопроцессорной системы количество команд обращения памяти в программе?
Как влияет на характеристики многопроцессорной системы время выполнения команд обращения памяти в программе?
Какие параметры кэш и оперативной памяти являются оптимальными для исследованной в работе структуры?
Какие параметры кэш и локальной памяти являются оптимальными для исследованной в работе структуры?
Какие параметры памяти всех трех типов являются оптимальными для исследованной в работе структуры?
Какое число процессоров и параметры памяти всех трех типов являются оптимальными для исследованной в работе структуры?
Лабораторная работа №8 Исследование конфликтов в работе многопроцессорной системы Краткая теория
Цель работы. Изучение с помощью простейшей имитационной модели различных конфликтов, возникающих в центральной части многопроцессорной вычислительной системы, и оценка влияния этих конфликтов на время обработки задач.
Многопроцессорные вычислительные системы строятся, как правило, на основе одинаковых устройств: процессоров, модулей ОЗУ, ВЗУ и др., - которые работают под управлением общей операционной системы. Центральная часть таких систем состоит из нескольких процессоров и модулей памяти, соединенных сетью связи (как показано на рис. 8.1). В настоящее время разработаны различные структуры сетей связи. В лабораторной работе рассматривается простейший вариант структуры: соединение «каждый с каждым».
Одной из важнейших проблем многопроцессорных систем являются конфликты в центральной части, возникающие при обращении двух и более процессоров к одному модулю памяти. Такое обращение, как известно, может привести к искажению информации в ОЗУ и появлению ошибок в данных. Для их устранения используется семафорный принцип защиты. Процессор, первым обратившийся к памяти, захватывает ее и устанавливает флаг занятости. Запросы всех остальных процессоров ставятся в очередь. Обслуживание очередей осуществляется с использованием известных дисциплин: бесприоритетных (FIFO, LIFO) и приоритетных. С точки зрения системы в целом конфликты приводят к увеличению времени решения задач и снижению производительности и загрузки процессоров за счет ожидания освобождения ресурсов (ОЗУ).