РГЗ по АВС
.docФедеральное агентство связи
Государственное образовательное бюджетное учреждение
Высшего профессионального образования
«Сибирский Государственный Университет
Телекоммуникации и Информатики»
Кафедра ВС
Расчётно-графическое задание
по дисциплине «Архитектура вычислительных систем»
Вариант 29
Выполнил: студент гр. ИВ-14:
Рыбка Н.Д.
Проверил: доц-т каф. ВС к.т.н
Ефимов Александр Владимирович
Новосибирск 2013
-
Выполнить анализ архитектуры ЭВМ III поколения. Описать функциональную структуру одной из ЭВМ III поколения.
Годы зарождения: 1963-1965; показатели эффективности: со = 107 опер./c, v = 108 бит, а =103 ч, а = 10 -1 долл./ (опер. • с-1 ). При сохранении в основном последовательнс го способа обработки информации в архитектуру ЭВМ стали внедрять мультипрограммные режимы: пакетная обработка и разделение времени. Пакетная обработка (как и во втором поколении ЭВМ) заключалась в такой реализации набора последовательных программ, когда пользователь оказывался пассивным, лишенным возможности активно вмешиваться в вычислительные процессы.
Режим разделения времени давал возможность неск ольким пользователям осуществлять в интерактивном (или оперативном, on-line) режиме реализацию своих последовательных программ. Режим разделения времени предоста влял каждому пользователю вполне определенный квант процессорного в ремени в соответствии c принятыми (и обычно детерминированными) прaвилами. Машина одновременно эксплуатировалась несколькими пользователями (хотя и c распределением времени процессора между ними). При этом создавалось представление, что каждый пользователь постоянно имел в своем распоряжении ЭВМ c вполне определенной архитектурой и техническими характеристиками (конечно, не превосходившими того, что было в реальной машине). Последнее
обосновывало целесообразность употребления понятия «виртуальная маши-
на» применительно к вычислительным ресурсам ЭВМ, выделенным пользо-
вателю. Режим разделения времени позволял повысить производительность
ЭВМ (в частности, уменьшить простои процессора) путем устранения несо-
отвeтствия между быстpодействием процессора и скоростью работы поль-
зователей ЭВМ.
Состав вычислительных устройств в машинах третьего поколения был
дополнен спецпроцессорами, оптическими устройствами ввода-вывода ин-
формации, накопителями (на магнитных лентах и дисках) большой емкости
и другими устройствами. Конструктивное оформление устройств выполня-
лось в виде модулей. Модули, одинаковые по функциональному назначе-
нию, могли отличаться друг от друга по техническим характеристикам.
Структурной особенностью ЭВМ третьего поколения являлось то, что
они имели единый ресурс, через который осуществлялись взаимодействия
между (центральным) процессором и остальными устройствами модуля-
ми: спецпроцессорами, внешней памятью, устройствами ввода-вывода ин-
формации и др. B качестве такого ресурса выступали селекторный и
мультиплексный каналы, общая шина и т. п.
Для третьего поколения был характерен последовательно-параллельный
алгоритм a (р (D )) управления вычислительными процессами, он обладал воз-
можнocтью адаптатии под конфигурации ЭВМ, порождавшиеся вручную.
Программное обеспечение машин этого поколения было представлено
спектром операционных систем и систем автоматизации программирования.
Операционные системы обеспечивали функционирование ЭВМ в основных
режимах обработки информации (среди которых: пакетнaя обработка, раз-
деление времени, работа в реальном масштабе времени). Системы програм-
мирования включали универсальные и проблемно-ориентированные языки и
соответствующие трансляторы (компиляторы, интерпретаторы), средства
отладки и редактирования программ и другие , программные средства серви-
са. B состав программного обеспечения включался и комплекс средств тех-
нического обслуживания ЭВМ (наладочные, контрольные и диагностиче-
ские тест-программы).
Элементная база ЭВМ третьего поколения опиралась на интегральную
технологию. Комплекты интегральных схем (включавшие микропроцессор-
ные БИС) позволили существенно упростить проектирование ЭВМ; широ-
кое применение получили системы автоматизированного проектирования
(САПР). Производство ЭВМ стало серийным и автоматизированным. Ма-
шины третьего поколения выпускаются в виде семейств (например, IВМ, ЕС
ЭВМ, НР, DEC, СМ ЭВМ, ≪Электроника≫).
Функциональная структура IBM System/370 ЭВМ III поколения:
IBM System/370 (S/370) — серия мейнфреймов, выпущенная компанией IBM.
Впервые анонсирована 30 июля 1970 года. Эти машины обладали: высокой управляемостью, универсальностью, масштабируемостью и надёжностью при обработке приложений с большим объёмом данных в многопользовательской среде и были совместимы с системами System/360. Основными новациями System/370 можно считать возможность использования нескольких процессоров в рамках одной системы, полноценную поддержку виртуальной памяти и новый 128-разрядный блок вещественной арифметики.
2. Разработать блок-схему P - алгоритма умножения матриц:
E[1 : L; 1 : M], F[1 : N; 1 : L] ,
обеспечивающего распределение элементов результирующей матрицы по горизонтальным полосам в элементарных машинах ВС.
Отыскать максимум коэффициента ε накладных расходов при реализации р-алгоритма на вычислительной системе, имеющей следующие параметры:
– разрядность l =32;
– полосу пропускания канала между машинами ν = 15 Гигабод (Гигабит/с);
– время выполнения операции сложения tc = 0,1 нс;
– время выполнения операции умножения ty = 0,7 нс.
E [1 : L; 1 : M] F [1 : N; 1 : L] = X [1 : N; 1 : M]
Количество строк L в матрице E равно количеству столбцов L матрице F.
Распределение данных по вычислителям ВС
E F = X
Для построения p-алгоритма прежде всего требуется осуществить распределение исходного массива данных. Осуществим следующие распределения:
Матрицу E разобьем на n равных вертикальных полос, а матрицу F на n равных горизонтальных полос.
На следующей странице составлена блок-схема P-алгоритма
i:
= 1
Да
Нет
Нет
α =L
?
Да
Вычисление
Передача
||
eLi,…,ehi,…,eLi||
Да
3
Нет
]N / n[ (l - 1) < i ≤ ]N/ n[ l , α – номер передающего вычислителя,
– номера принимающих вычислителей
Эффективность параллельного алгоритма умножения матриц большого размера можно характеризовать показателями:
Очевидно, что максимум накладных расходов будет при , или, что то же самое, равенство достигается при Таким образом, максимум коэффициента ε накладных расходов определяется формулой:
ε = tn / (ty + tc)
tn – время пересылки одного элемента матрицы
tу – время выполнения операций умножения
tс – время выполнения операций сложения
tn = l / ν = 32 / 15*109 = 2,13 нс, тогда
ε = 2,13 / (0,7+0,1) = 2,666 нс
Ответ: ε = 2,666 нс.
Список используемой литературы
1. Хорошевский В.Г., Архитектура вычислительных систем: Учеб. Пособие для вузов. – М.:
Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2008.