Предпосылки развития ВС. Закон Гроша для ВС

Intel Itanium

Itanium был специально разработан для предоставления очень высокого уровня в параллельных вычислениях, для достижения высокой производительности без увеличения частот. Ключевые преимущества архитектуры Itanium:

• Увеличенные вычислительные ресурсы ядра

Регистры IA-64:

• 128 64-разрядных регистров общего назначения;
• 128 80-разрядных регистров вещественной арифметики;
• 64 1-разрядных предикатных регистров.
• Выполнение до 6 инструкций за 1 цикл

Формат команды:

• идентификатор команды;
• три 7-разрядных поля операндов - 1 приемник и 2 источника;
• особые поля для вещественной и целой арифметики;
• 6-разрядное предикатное поле (64=2^6).
• Выполнение 2-х SIMD операций с плавающей точкой c 98-битными операндами за один цикл
• Большой кэш: 24 МБ у двухядерной версии (по 12 МБ на ядро) предоставляющий данные каждому ядру со скоростью до 48 ГБ/с.
• Большое адресное пространство: 50-битная адресация физической памяти / 64-битная адресация виртуальной памяти.
• Маленькое, энергоэффективное ядро: с тех пор как функции распараллеливания передали от Itanium к компилятору, в ядре уменьшили количество транзисторов.

В режиме IA-64 это был самый быстрый процессор для вычислений с плавающей запятой, имеющийся на рынке. В то же время в целочисленных вычислениях он лишь немного превосходил процессоры равной частоты с системой команд x86. При выполнении же неоптимизированного под Itanium программного кода для x86 его производительность была в 8 раз меньше, чем у x86 процессоров на той же частоте.

Самыми важными предпосылками появления и развития вычислительных систем служат экономические факторы. Анализ характеристик ЭВМ различных поколений показал, что в пределах интервала времени, характеризующегося относительной стабильностью элементной базы, связь стоимости и производительности ЭВМ выражается квадратичной зависимостью — «законом Гроша»:

Построение же вычислительных систем позволяет значительно сократить затраты, так как для них существует линейная формула

где:

С_эвм и С_вс – соответственно стоимость ЭВМ и ВС

К₁ и К₂ – коэффициенты пропорциональности, зависящие от технического уровня развития ВТ,

П_эвм и П_i – производительность ЭВМ и i-го из n комплектующих вычислителей (ЭВМ или процессоров).

На рисунке выше представлены графики изменения стоимости вычислений для ЭВМ и ВС. Для каждого поколения ЭВМ и ВС существует критический порог сложности решаемых задач П _кр, после которого применение автономных ЭВМ становится экономически невыгодным, неэффективным. Критический порог определяется точкой пересечения двух приведенных зависимостей.

Кроме выигрыша в стоимости технических средств, следует учитывать и дополнительные преимущества. Наличие нескольких вычислителей в системе позволяет совершенно по-новому решать проблемы надежности, достоверности результатов обработки, резервирования, централизации хранения и обработки данных, децентрализации управления и т.д.

Основные принципы построения, закладываемые при создании ВС:

• возможность работы в разных режимах;
• модульность структуры технических и программных средств, что позволяет совершенствовать и модернизировать вычислительные системы без коренных их переделок;
• унификация и стандартизация технических и программных решений;
• иерархия в организации управления процессами;
• способность систем к адаптации, самонастройке и самоорганизации;
• обеспечение необходимым сервисом пользователей при выполнении вычислений.

При подготовке материалов лекции использовались материалы:

http://www.wikipedia.org/
http://www.ixbt.com/

Цилькер, Б. Организация ЭВМ и систем / Б.Я. Цилькер, С.А. Орлов. СПб.: Питер - 2007, 672 c.

Дата добавления: 2014-01-06