Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Энергонезависимая память ВМ

Обмен информацией в ВМ. Способы обмена данными между памятью и периферийными устройствами. ПДП.

В эвм усществуют 2 спрособа передачи данны между памятью и периферийными устройствами:

1) программно-упр-ия передача PIO

2) режим проямого доступа к памяти(ПДП)

Програмо –управленческая передача осуществляется при непосредственном участии под управление процессора. Прямой доступ к памяти осуще-ся под упра-ем отдельного устройсва, кот наз-ся контроллером прямого доступа к памяти.Последовательность действий контроллера ПДП при запросе на прямой доступ к памяти со стороны устройства ввода-вывода след:

1) принять запрос на ПДП от уст-ва ввода-вывода

2) сформировать запрос к микропроцессору на захват шины

3)принять сигнал от микропроцессора, подтв. разрешенное на завхват шины.

4) сформировать сигнал, сообщ устро-ву ввода вывода о начале выполнения ПДП.

5) сформировать на шине адреса адрес ячейки памяти, предн для обмена

6) выработка сигнала, обеспечи. управление обменом данных из уст-ва вывода операт. памяти.

7) проверить условие окончания сеанса ПДП.

Обобщенно под энергонезависимой памятью (NV Storage) подразумевается любое устройство, хранящее записанные данные даже при отсутствии питающего напряжения (в отличие от статической и динамической полупроводниковой памяти). В данном разделе рассматриваются только электронные устройства энергонезависимой памяти, хотя к энергонезависимой памяти относятся и устройства с подвижным магнитным или оптическим носителем. Существует множество типов энергонезависимой памяти (ROM, PROM, EPROM, EEPROM, Flash Memory, FRAM), различающихся по своим потребительским свойствам, обусловленным способом построения запоминающих ячеек и сферами применения. Запись информации в энергонезависимую память, называемая программированием, обычно существенно сложнее и требует больших затрат времени и энергии, чем считывание. Программирование ячейки (или блока) — это целая процедура, в которую могут быть вовлечены специальные команды записи и верификации. Основным режимом работы такой памяти является считывание данных, а некоторые типы памяти после программирования допускают только считывание, что и обусловливает их общее название — «память только для чтения» (Read Only Memory, ROM), или ПЗУ (постоянное запоминающее устройство).
Энергонезависимая память перечисленных типов в основном применяется для хранения неизменяемой (или редко изменяемой) информации — системного программного обеспечения (BIOS), таблиц (например, знакогенераторов графических адаптеров), памяти конфигурации устройств (ESCD, EEPROM адаптеров). Эта информация обычно является ключевой для функционирования PC (без BIOS компьютер представляет собой только коробку с дорогими комплектующими), поэтому весьма существенна забота о ее сохранности и предотвращении несанкционированного изменения. Нежелательное (ошибочное или под действием вируса) изменение содержимого становится возможным при использовании для хранения BIOS флэш-памяти, программируемой в целевом устройстве (на системной плате PC). Важными параметрами энергонезависимой памяти являются время хранения и устойчивость к электромагнитным воздействиям, а для перепрограммируемой памяти еще и гарантированное количество циклов перепрограммирования.

Описываемая энергонезависимая память не является памятью с произвольным доступом, поскольку запись в нее выполняется не рядовым обращением по адресу, а процедурой программирования. Существует и энергонезависимая память с произвольным доступом (Non-Volatile Random Access Memory, NVRAM). Это название подразумевает возможность произвольной смены информации не только во всей области или блоке памяти, но и в отдельной ячейке, причем не процедурой, а обычным шинным циклом. К этому классу относят микросхемы FRAM и EEPROM, но у последних время записи обычно довольно большое.

28. Системные интерфейсы и интерфейсы внешних устройств.

Интерфейс-совокупность программных и аппаратных средств, предназначенных для передачи информации между компонентами. Внутренние(системные) интерфейсы-интерфейсы те. устройств, кот. нах-ся внутри выч. устройства.

1) ISA- 8 разрядная, использовалась на PC XT. Тактовая частота шин 8,33 МГц.

2) EISA- 32 разрядная, совместима с ISA за счет 2-этаж. конструирования контакта.

3) VESA- шина, разработанная для видеоадаптера. 32 разр.

4)PCI- разработана INTEL. Тактовая частота шины 3.3 МГЦ. 32 разрядная.

5) AGP

6) PCI-EXPRESSконцепция как у PCI. Канал, связ. устройство с концентратором PCI-express, предст. собой совокупность дуплексных линий связи. Канал может состоять из нескольких полос.

7) Hyper Transport

8)Rapid IO 9)Star Fabric

интерфейсы внешних устройств:

1) RS-232 C(используется для приборов где не треб. выс. скорости передачи)

2) LPT 25pin. 3 режима работы:1) стандартный,2) EPP 3)ECP. стандартоно предназначен только для посторонней передачи(компьютер принтер) EPP- может передовать инф-ию двусторонее на ск. 2mb/c. ECP-исользуется сжатие данных.

3)

IrDA-инфракр. порт.

4)USB-информация передается только в 1 направлении.

29. Вычислительные системы. Классификация ВС.

Выч. система – совокупность взаимосвязанных процессоров или ЭВМ, перифер. оборудования и ПО, предн. для сбора, хранения, обработки информации. Отличие от ЭВМ-наличие нескл вычислителей, реализующих параллельную обработку. Способы повышения производ-ти выч сист:1) совершенствование элементной базы 2) структурный способ 3) математические методы.

Классификация ВС. 1) по назначению: универсальн, спеиализированные. 2) по типу вычислит. систем: 2.1 режим повышенной надежности: одна из машин выполняет вычисления, дургая находиться в режиме горячего или холодного резерва 2.2 режим, когда обе выч.маш. обесп. параеллельн режим вычилсения. 3) по типу ЭВМ: однородные, неоднородные 4) по методам управления элементами выч. систем: централизованные, децентрализованные, со смешанным управлением.5) Классикация Флинна.

30. Классификация архитектур ВС Флина.

Согласно этой классификации сущест-ет 4 основные архитектуры основанных на 2 характеристиках ор-ии процесса обработки: количество потоков команд и кол-во потоков данных.

1)SISD-1 поток команд и 1 поток данные. по такой арх. построены все 2 процессорные системы.

2) Архитектура SIMD предполагает создание структур векторной или матричной обработки. Системы построенные по такой архитектуре являются однородными (все процессоры одинаковые).Данные вычислительные системы хорошо решают задачи обработки матриц и векторов, и соответственно линейные и нелинейные алгебраические дифференциальные уравнения. В результате подобные системы имеют матричную структуру.

3) Архитектура MISD это построение своеобразного процессорного конвейера, в котором результаты обработки передаются от одного процессора к другому. При всей очевидной выгодности подобной архитектуры эти системы не получили широкого распространения, так как в универсальных задачах очень сложно выделить регулярный характер обработки. И на практике нельзя обеспечить большую длину конвейера при котором достигается наивысший эффект.

Однако данная схема нашла применение в обычных ЭВМ, когда каждый из функциональных блоков выполняет свою часть в общем цикле обработки команды. А так же в скалярных процессорах супер-ЭВМ для эмуляции режимов матричной обработки данных.

4) Архитектура MIMD предполагает что все вычислители системы работают по своим программам и собственным потокам команд. В простейшем случае вычислители могут быть автономны и независимы (вычислительная сеть, многомашинные вычислительные комплексы). Однако наибольший интерес данная архитектура представляет с точки зрения согласования работы ЭВМ (процессоров), когда каждый элемент выполняет часть общей задачи.

31.Способы организации параллельной обработки информации. Суперскалярность. Конвейеры.

Общий метод увеличения производительности – организация параллельной обработки информации, т. е. одновременное решение задач или совмещение во времени этапов решения одной задачи.

Способы организации. Во всем многообразии способов организации параллельной обработки можно выделить три основных направления:
• совмещение во времени различных этапов разных задач;
• одновременное решение различных задач пли частей одной задачи;
• конвейерная обработка информации.

Первый путь – совмещение во времени этапов решения разных задач – это мультипрограммная обработка информации. Мультипрограммная обработка возможна даже в однопроцессорной ЭВМ и широко используется в современных СОД. Второй путь – одновременное решение различных задач или частей одной задачи – возможен только при наличии нескольких обрабатывающих устройств. При этом используются те или иные особенности задач или потоков задач, что позволяет осуществить тот или иной параллелизм. Можно выделить несколько типов параллелизма, отражающих эти особенности.

Типы параллелизма:
1. Естественный параллелизм независимых задач заключается в том, что в систему поступает непрерывный поток не связанных между собой задач, т. е. решение любой задачи не зависит от результатов решения других задач. В этом случае использование нескольких обрабатывающих устройств при любом способе комплексирования (косвенном или прямом) повышает производительность системы.
2. Параллелизм независимых ветвей – один из наиболее распространенных типов параллелизма в обработке информации. Суть его заключается в том, что при решении большой задачи могут быть выделены отдельные независимые части – ветви программы, которые при наличии нескольких обрабатывающих устройств могут выполняться параллельно и независимо друг от друга. Двумя независимыми ветвями программы будем считать такие части задачи, при выполнении которых выполняются следующие условия:
1. ни одна из входных для ветви программы величин не является выходной величиной другой программы (отсутствие функциональных связей);
2. для обеих ветвей программы не должна производиться запись в одни и те же ячейки памяти (отсутствие связи по использованию одних и тех же полей оперативной памяти);
3. условия выполнения одной ветви не зависят от результатов или признаков, полученных при выполнении другой ветви (независимость по управлению);
4. обе ветви должны выполняться по разным блокам программы (программная независимость).
3. Параллелизм объектов или данных имеет место тогда, когда по одной и той же (или почти по одной и той же) программе должна обрабатываться некоторая совокупность данных, поступающих в систему одновременно. Это могут быть, например, задачи обработки сигналов от радиолокационной станции: все сигналы обрабатываются по одной и той же программе. Другой пример – обработка информации от датчиков, измеряющих одновременно один и тот же параметр и установленных на нескольких однотипных объектах. Программы обработки данных могут быть различного объема и сложности, начиная от очень простых, содержащих несколько операций, до больших программ в сотни и тысячи операций. Конве́йер — это способ организации вычислений, используемый в современных процессорах и контроллерах с целью повышения их производительности (увеличения числа инструкций, выполняемых в единицу времени), технология, используемая при разработке компьютеров и других цифровых электронных устройств.

Идея заключается в разделении обработки компьютерной инструкции на последовательность независимых стадий с сохранением результатов в конце каждой стадии. Это позволяет управляющим цепям процессора получать инструкции со скоростью самой медленной стадии обработки, однако при этом намного быстрее, чем при выполнении эксклюзивной полной обработки каждой инструкции от начала до конца Суперскалярность — архитектура вычислительного ядра, использующая несколько декодеров команд, которые могут загружать работой множество исполнительных блоков. Планирование исполнения потока команд является динамическим и осуществляется самим вычислительным ядром

32. Классификация ВС по способу организации памяти. Архитектура SMP, MPP, NUMA.

1)SMP-архитектура. Главная особенность-наличие общей физ. памяти, разделяемой всеми процессорами. Все процессоры имеют один. достп к любой точке памяти. Такую арх. называют еще симметр. Проблемы:1. когерентность кэша(с кэша считывается устаревш. память). преим-ва:1. простота и универсальность программирования. 2. простота эксплуатации 4. относ невысок цена. Недостатки:1. система с общ памятью плохо масштабируется.

2)MPP. особенностью архитектуры является то, что память физически разделена. В случае этой арх-ты система строится из отд. модулей, сод-х процессор, локально-оперативную память, сетевые адаптеры и др. устройства ввод-вывода. преимущества:1. хорошая масштабируемость 2.нет конфликтов при обращении к памяти. недостатки:1. отсутствие ощей оперативной памяти лишает скорости межпроцессорного обмена. 2.кажд процессор может исп-ть только огр. объем памяти. 3. проблема, связ с усложн. системой программирования.

3)NUMA. Совмещает в себе достоинства систем с общей памятью и относ. дешевину систем с раздельной памятью. суть арх-ы:

1. память физически разделена по различным частям системы, но логически является общей.2. система состоит из однородных модулей, состоящих из небольш числа процессоров и блока питания. модули объединены высокоскорот. коммутатором. по сути NUMA является MPP архитектурой, где в качестве выч. элементов исп-ся SMP арх. Недостатки:1. масштабируемость, огр. объемом адресного пространства(1 шина). Система работает под управлением единой операционной системой.

33. Класстерные системы.

ВС используются не только как самостоятельные машины, но и как серверы в вычислительных сетях. Опыт создания серверов на основе SMP и MPP структур показал что данные системы не обеспечивают хорошей адаптации к конкретным условиям функционирования, сложны и дороги в эксплуатации. Одним из перспективных направления данных проблем является кластеризация – то есть технология с помощью которой несколько серверов сами являющиеся вычислительными системами объединяются в единую систему более высокого ранга для повышения эффективности функционирования системы в целом. Целями построения кластеров могут служить:1. улучшение масштабируемости системы (способность к наращиванию мощностей).2. повышение надежности и готовности системы в целом.3. эффективное перераспределение нагрузок между компьютерными кластерами.4. эффективное управление работы всей системы.Легче всего рассмотреть на примере элементов кластер имеющий аппаратную, программную и информационную совместимость. В данном случае обеспечивается простое и эффективное управление, обеспечивающее соответствующие изменения основных характеристик (надежность, производительность) при увеличении количества элементов кластера.Как правил реальные системы имеют нелинейный характер этих зависимостей.Масштабируемость SMP и MPP структур является весьма ограниченной.

Эффективное перераспределение нагрузок наиболее легко реализуется, если кластер работает под единой операционной системой. В данном случае компьютеры получают задания от серверов, выполняют их и отправляют результаты обратно в сервер.

Каждый элемент кластера может работать автономно, но в любой момент должен переключаться на выполнение работы другого сервера в случае его отказа

Недостатки кластеризации:1. задержки разработки и принятия общих стандартов.2. большая доля нестандартных и закрытых разработок различных фирм затрудняющих их совместное использование.3. трудности управления одновременным доступом к файлам.4. сложности с управлением конфигурации, настройкой, развертыванием, оповещением серверов о сбоях и т.д.

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Динамическая ram | Топология ЛВС
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-20; Просмотров: 745; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.028 сек.