Стоимость1. Информатика на пять: статья программное обеспечение компьютера[Электронный ресурс]: http://www.5byte.ru/8/0005.php (Дата обращения 25.09.2014) Я Класс статья: Архитектура персонального компьютера. Назначение основных узлов. Функциональные характеристики компьютера [Электронный ресурс]: www.yaklass.ru/materiali?mode=cht&chtid=458 (Дата обрашения 25.9.2014) Архитектура вычислительных систем Лекция №1 Введение. В настоящее время идёт стремительное развитие технологии СБИС. Интеграция элементов и частота их синхронизации достигли фантастических результатов. Однако человеческая мысль не стоит на месте и технологические усовершенствования подкрепляются новымиструктурными подходами к увеличению производительности вычислительных систем. Исторически первыми появились методы, повышающие производительность процессоров и однопроцессорных систем. Конвейерные, матричные, векторные вычисления составляли основу скалярных и суперскалярных процессоров и суперЭВМ. Сейчас на первый план выходят многопроцессорные системы как симметричные (SMP - системы) c разделяемой памятью, так и с массовым параллелизмом (MPP - системы). Предложено множество различных вариантов построения таких систем и осуществлена их практическая реализация. Структурные методы повышения Производительности вычислительных систем Повышение пропускной способности памяти. Многоуровневая система памяти. Желательно, чтобы память ЭВМ Обладала как можно большей емкостью и как можно большим Быстродействием. Трудно, однако, найти тип ЗУ, который бы Удовлетворял этим противоречащим друг другу требованиям Одновременно. Тенденция развития ЗУ такова, что более Быстродействующие из них имеют и более высокую стоимость. Поэтому реализовать память, обладающую большой емкостью и высоким быстродействием, можно при совместном использовании дешевых ЗУ большой емкости и небольших по емкости, но быстродействующих ЗУ. В оптимальном сочетании таких ЗУ и состоит суть многоуровневой структуры памяти. На рис.1.1.показан классический пример памяти с многоуровневой Структурой. Емкость памяти на каждом из уровней этой памяти Увеличивается в направлении от процессора в следующей последовательности: регистры процессора, буферная (быстродействующая) память, основная память, внешняя память, а Повышение быстродействия этих устройств идет в обратном порядке. С точки зрения программиста основная память рассматривается как с произвольной выборкой и одномерной адресацией. Наличие буферного ЗУ лишь увеличивает эквивалентную скорость выборки из основного ЗУ, не внося никаких изменений в используемую программой систему адресации.Буферное ЗУ называется кэш-памятью. Многоуровневая организация связана с передачей информации между разнотипными ЗУ и обеспечивает одновременно и быстродействие, и большую емкость памяти ЭВМ. Но в основе такой организации заложен принцип локального обращения к ЗУ. Стоимость Время хранения Объём доступа 1 байта
Рис.1.1 Многоуровневая структура памяти Это означает, что расстояние между областями памяти, к которым происходят обращения, должно быть, как правило, небольшим, т. е. часть адресного пространства, пределами которого оно ограничено в течение какого-то интервала времени, должна быть по возможности небольшой. При этом данные, обращение к которым происходит часто, размещаются в быстродействующих ЗУ, что способствует повышению быстродействия многоуровневой памяти в целом. Рассмотрим в качестве модели многоуровневой памяти структуру на рис. 1.2, состоящую из ЗУ двух типов: M1 и М2. Пусть их емкости равны соответственно n1 и n2, а времена выборки t1 и t2. Эквивалентное время выборки t(a) многоуровневой памяти, состоящей из M1 и М2, определяетсяпо формуле: t(a) = t(1)+ (1/ N) t(2) (1.1) Рис.1.2 Модель двухуровневой памяти Здесь дробь 1/ N (коэффициент несовпадения) выражает степень необходимости обращения к М2 из-за отсутствия данных, к которым происходит обращение в M1. Следовательно, N показывает, что на N обращений к M1 в среднем приходится одно обращение к М2 Значение N увеличивается по мере увеличения п1. Обычно стремятся обеспечить его равным 10 и более. В результате t(a) принимает значение,близкое к t(1), при емкости многоуровневой памяти, равной n2>>n1. Виртуальная память. Память, в организации которой используется механизм расширения ограниченной емкости основной памяти с помощью устройств памяти, например накопителей на флэш-картах, называется виртуальной памятью. Виртуальная память представляет собой единое адресное пространство, в котором физическая ограниченность емкости основной памяти скрыта от программиста. Таким образом, для программиста создается видимость произвольной адресации с отсутствием ограничений на емкость используемой памяти, что значительно облегчает программирование. Кроме того, использование виртуальной организации памяти способствует повышению взаимозаменяемости программ между вычислительными системами.
|
