1. Показать развитие и классификацию однопроцессорных архитектур. 2

Скачать 0.97 Mb.

Название	1. Показать развитие и классификацию однопроцессорных архитектур. 2
страница	4/31
Тип	Документы

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Документы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 31

В чем суть матричного и векторно-конвейерного способов организации SIMD-архитектуры?

Суть матричной структуры заключается в том, что имеется множество процессорных элементов, исполняющих одну и ту же команду над различными элементами матрицы, объединенных коммутатором. Основная проблема заключается в программировании обмена данными между процессорными элементами через коммутатор.

В отличие от матричной, векторно-конвейерная структура компьютера содержит конвейер операций, на котором обрабатываются параллельно элементы векторов и полученные результаты последовательно записываются в единую память. При этом отпадает необходимость в коммутаторе процессорных элементов, служащем камнем преткновения в матричных компьютерах.

В чем суть ММХ-технологии и потоковых SIMD-расширений?

Еще одним примером SIMD - архитектуры является технология MMX, которая существенно улучшила архитектуру микропроцессоров фирмы Intel. Она разработана для ускорения выполнения мультимедийных и коммуникационных программ. В ММХ используются 4 новых типа данных и 57 новых инструкций. Команды ММХ выполняют одну и ту же функцию с различными частями данных, например: 8 байт графических данных передаются в процессор как одно упакованное 64-х разрядное число и обрабатываются одной командой.

Следующим шагом по пути использования SIMD-архитектуры в микропроцессорах фирмы Intel (Pentium III) явились потоковые SIMD-расширения (SSE), которые реализуют 70 новых SIMD-инструкций, оперирующих со специальными 128-битными регистрами. Каждый из этих регистров хранит 4 вещественных числа одинаковой точности. Таким образом, выполняя операцию над двумя регистрами, SSE фактически оперирует четырьмя парами чисел, т.е. благодаря этому процессор может выполнять до четырех операций одновременно.

Несколько раньше то же самое (но в меньшем объеме) было сделано фирмой AMD – расширение 3DNow!, которое было реализовано уже в процессорах К6-2 с введением 21 новой инструкции, оперирующих с 64-битными регистрами.

Данное направление получило развитие и в следующих поколениях процессоров фирм Intel и AMD. Процессор Pentium IV с ядром North Wood поддерживает расширенный набор SIMD-команд под кодовым наименованием SSE-2, который значительно расширяет версию набора SSE. Набор SSE-2 включает в себя 144 новые инструкции, специально ориентированные на обработку больших входящих потоков данных. В процессоре Pentium 4 с ядром Prescott появилось еще 13 новых инструкций набора SSE-3. Основной упор делается на то, что многие операции, ранее требовавшие написания целого фрагмента программы, теперь реализуются с помощью одной-двух инструкций SSE-2, SSE-3.

Фирма AMD в процессор Athlon ввела расширение 3DNow!, добавив еще 24 SIMD-инструкции.

Многоядерность и энергосбережения

Корпорация Intel, лидер в разработке микропроцессоров с х86 архитектурой, ежегодно на протяжении долгого времени увеличивала производительность своих процессоров преимущественно за счет увеличения тактовой частоты и использования гиперконвейерной технологии выполнения команд, что в свою очередь значительно увеличивало энергопотребление и, соответственно, количество выделяемой процессором тепловой энергии. Это привело к тому, что компания уперлась в энергетический предел, ограничивающий возможности наращивания производительности процессорных кристаллов традиционными способами. Перед компанией Intel остро встала проблема разрешения противоречия между производительностью процессора и энергопотреблением.

Использование многоядерных структур процессора является одним из путей решения этой проблемы. Совмещение в одном процессоре двух вычислительных ядер позволяет удерживать рассеиваемую им мощность в допустимых пределах за счет сравнительно незначительного понижения тактовой частоты ядер: при снижении рабочей частоты на 20 % производительность ядра падает примерно на 13 %, а энергопотребление – на 50 %. При этом двухъядерный процессор все равно существенно выигрывает в производительности (при тех же условиях до 70 %) за счет увеличения количества команд, выполняемых в процессоре за один такт, но для этого необходимо на программном уровне обеспечить загрузку обоих ядер, для чего требуется соответствующая оптимизация программного кода.

Первыми стали использовать двухъядерные структуры разработчики RISC-процессоров:

компания IBM ( процессоры Power 4, 5, Power PC G5);
Sun Microsystems (процессор Ultra Spare IV).

Другим направлением развития микропроцессорной индустрии на ближайшие годы будет многопоточность. Многопотоковая обработка команд на одном процессоре (ядре) основывается на том, что в каждый момент времени только часть ресурсов процессора (ядра) используется при выполнении программного кода. Неиспользуемые ресурсы также можно загрузить работой, например, задействовать для параллельного выполнения еще одного приложения. В этом случае операционная система и приложения «видят» именно два логических процессора (ядра) и могут распределять работу между ними, как и в случае полноценной двухпроцессорной системы.

Для того, чтобы использовать технологии многопоточности, необходимы эффективные компиляторы, которые разработаны и поставляются вместе с микропроцессорами.

Технологии многопоточности в настоящее время уже используются различными фирмами:

Intel – технология Hyper-Threading (HT), технология Simultaneous multithreading (SMT);
Sun Microsystems – технология Chep Multithreading (CMT);
Fujitsu Siemens Computer – технология Vertical Multithreading (VMT).

Применение многоядерной структуры одновременно с технологией многопоточности увеличивает количество используемых логических процессоров (ядер) в 2 раза (Core i7, Itanium 2, Xeon), в 4 раза (Ultra SPARC T1), в 8 раз (Ultra SPARC T2), что существенно увеличивает производительность физического процессора.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 31

Похожие:

	1. Показать развитие и классификацию однопроцессорных архитектур... Архитектура общая функциональная и структурная организация машины, определяющая методы кодирования данных, состав, назначение, принципы...		Руководство по формированию заявок на включение сведений о спортсменах... Положением о порядке включения сведений о спортсменах во всероссийскую классификацию по сноуборду и классификацию Международной федерации...
	Цели и задачи дипломного проекта заключается в том, что бы подвести... Показать свои знания и умения в организации производственной программы по проведению технического обслуживания и текущего ремонта,...		Пояснительная записка в центре внешкольной работы действует творческое... Главное назначение программы – показать пути и средства осуществления непрерывного языкового образования детей дошкольного и младшего...
	Нод: «Приключения Карандаша и Гвоздика» «Познавательное развитие», «Физическое развитие», «Речевое развитие», «Социально-коммуникативное развитие»		Рабочая программа младшей группы на 2016 2017 учебный год Программа разработана воспитателем Комплексно-тематическое планирование содержания организованной деятельности детей (познавательное развитие, речевое развитие, социально...
	Лабораторная Работа 2а: Командный Файл Компоновщика 27 Когда вы закончите эту главу, вы должны будите иметь базовые знания архитектуры C28x и принципы взаимодействия его компонент для...		Экзамен это своеобразная борьба, в которой нужно проявить себя, показать... Экзамен это своеобразная борьба, в которой нужно проявить себя, показать свои возможности и способности
	Учебно-тематическое планирование умк «Hot Spot 4» 4 год обучения Коммуникативные задачи. Развитие и совершенствование лексических навыков. Развитие и совершенствование грамматических навыков. Развитие...		Занятие 4 Кораблик из скорлупы ореха. Подвижные Игры Реализация содержания... Реализация содержания программы в образовательных областях: «Художественно-эстетическое развитие», «Физическое развитие», «Социально-коммуникативное...
	Государственный гражданский служащий должен показать		Конспект лекций Архитектурная организация процессора ЭВМ. Структура машинной команды. Способы адресации. Особенности архитектур микропроцессоров....
	Методическое пособие (Электроинструмент) Классификацию электроинструмента можно проводить по различным критериям. Например		Программа дистанционного медицинского обслуживания больных пожилого возраста Государство в рамках фцп «Здравоохранение» предлагает искать решения по повышению качества медицинских услуг, в том числе и за счет...
	Основные вопросы I. Холиномиметические и антихолинэстеразные средства Цель. Изучить классификацию, фармакокинетику, фармакодинамику, показания и противопоказания к применению, побочные эффекты препаратов...		"Вредоносные и антивирусные программы. Компьютерные вирусы и защита от них" Методическая: показать эффективность применения компьютерной технологии при изучении темы

Руководство, инструкция по применению

1. Показать развитие и классификацию однопроцессорных архитектур. 2

В чем суть матричного и векторно-конвейерного способов организации SIMD-архитектуры?

В чем суть ММХ-технологии и потоковых SIMD-расширений?

Многоядерность и энергосбережения

Похожие: