close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

ФСО ЭВМ лаб 3

код для вставки
 Министерство образования и науки РФ.
Воронежский государственный технический университет
Естественно-гуманитарный факультет
Кафедра систем автоматизированного проектирования
и информационных систем
Отчёт по лабораторной работе № 3
по дисциплине
Функционально Структурная Организация ЭВМ
"Моделирование механизмов кэш - согласования в мультипроцессорных системах с общей оперативной памятью".
Выполнили студентки АПб-111:
Ничуговская Е. Гордиенко Н.
Проверил:
К.т.н., доцент Питолин А.В. Воронеж - 2011
Цель работы: изучение мультипроцессорных систем, построенных на основе процессора Pentium с использованием механизма КЭШ-согласования на основе MESI- протоколов.
Теоретическая часть.
Архитектура ЭВМ: функциональная и структурная организация машины, определяющая методы кодирования данных, состав, назначение, принципы взаимодействия технических средств и программного обеспечения.
Характеристики архитектуры ЭВМ:
1) характеристики и состав модулей базовой конфигурации ЭВМ;
2) характеристики машинного языка и системы команд (количество и номенклатура команд, их форматы, системы адресации, наличие программно-доступных регистров в процессоре и т.п.), которые определяют алгоритмические возможности процессора ЭВМ;
3) технические и эксплуатационные характеристики ЭВМ;
4) состав программного обеспечения ЭВМ и принципы его взаимодействия с техническими средствами ЭВМ.
К наиболее общему принципу классификации ЭВМ и систем по типам архитектуры следует отнести разбиение их на однопроцессорные и многопроцессорные архитектуры.
Поток команд - это последовательность команд, выполняемых ЭВМ (системой), а поток данных - последовательность данных (исходная информация и промежуточные результаты решения задачи), обрабатываемых под управлением потока команд.
Виды компьютеров.
SISD - компьютеры (Single Instruction Single Data) или ОКОД - один поток команд, один поток данных. SIMD - компьютеры (Single Instruction Stream - Multiple Data Stream) или ОКМД - один поток команд и множество потоков данных. SIMD компьютеры состоят из одного командного процессора (управляющего модуля), называемого контроллером, и нескольких модулей обработки данных, называемых процессорными элементами (ПЭ).
Управляющий модуль принимает, анализирует и выполняет команды. Если в команде встречаются данные, контроллер рассылает на все процессорные элементы команду, и эта команда выполняется на нескольких или на всех процессорных элементах. Все процессорные элементы идентичны и каждый из них представляет собой совокупность управляющее-обрабатывающего органа (быстродействующего процессора) и процессорной памяти небольшой емкости. Процессорные элементы выполняют операции параллельно над разными потоками данных (ПД) под управлением общего потока команд (ПК). В любой момент в каждом процессоре выполняется одна и та же команда, но обрабатываются различные данные. MISD - компьютеры (Multiple Instruction Stream - Single Data Stream) или МКОД - множество потоков команд и один поток данных. MISD компьютеры представляет собой, как правило, регулярную структуру в виде цепочки последовательно соединенных процессоров П1, П2, ..., ПN, образующих процессорный конвейер. MIMD - компьютеры (Multiple Instruction Stream - Multiple Data Stream) или МКМД - множество потоков команд и множество потоков данных
Организация КЭШ-памяти в многопроцессорных системах
Особенностью структурной организации многопроцессорных систем является наличие нескольких процессоров, которые работают с одной разделяемой ОП. Для повышения эффективности работы с ОП используется КЭШ-память.
Кэш-память - буферное запоминающее устройство, размещённое между основной (оперативной) памятью и процессором. Основное назначение кэш-памяти - кратковременное хранение и выдача активной информации процессору, что сокращает число обращений к основной памяти, скорость работы которой меньше, чем кэш-памяти.
Повышение эффективности работы достигается двумя способами:
* процессор работает непосредственно только с быстродействующей КЭШ-памятью;
* копирование строк из ОП в КЭШ происходит большими блоками в промежутках между циклами процессора обращения к памяти
MESI-протоколы
Один из способов организации кэш-согласования - использование протокола MESI. В этом случае каждая строка кэш, в которой хранится блок оперативной памяти, снабжена признаком; перечислим их.
М - Modified (модифицированная) содержимое строки отличается от содержимого ОП, но в ней достоверная информация.
Е - Exclusive (единственная) содержимое строки совпадает с содержимым в ОП и присутствует в КЭШ одного процессора. S - Shared (разделяемая) содержимое строки совпадает с содержимым в ОП и несколькими КЭШ.
I - Invalid (недействительная) содержимое строки не совпадает с содержимым ОП, информация в строке недостоверна.
Таким образом, читая строки из ОП в КЭШ, модифицируя и удаляя их из КЭШ, ведётся постоянный контроль за состоянием локальных КЭШ каждого процессора и согласованием данных, расположенных в них с данными разделяемой ОП. MESI-признаки строк всё время изменяются согласно ситуации. Выполнение работы.
Тест 1.
Первый процессор произвёл чтение 1-го блока ОП.
Содержимое 1-го блока запишется из ОП в кэш1, поэтому содержимым 1-го КЭШ будет следующим: Е1.
Тест 2.
Исходное состояние: кэш1: Е 3, М 1, Е 5; кэш2: Е 2, Е 12.
Первый процессор произвёл чтение 2-го блока ОП. Тогда содержимое 2-го блока запишется из ОП в кэш1. Результат: кэш1: Е 3, М 1, Е5, S2; кэш2: S2, Е 12.
Второй процессор произвёл запись в 12-й блок ОП.
Результат: кэш1: Е 3, М 1, Е 5, S2; кэш2: S 2, М12.
Второй процессор произвёл запись в 1-й блок ОП.
Тогда содержимое 1-го блока запишется из кэш1 в ОП. Из ОП 1-й блок запишется в кэш2.
Результат: кэш1: Е 3, I 1, Е 5, S2; кэш2: S 2, М 12, Ml.
Первый процессор произвёл чтение в 1-го блока ОП.
Тогда содержимое 1-го блока запишется из кэш2 в ОП. Из ОП 1-й блок запишется в кэш1.
Результат: кэш1: Е 3, S 1, Е 5, S2; кэш2: S 2, М 12, S 1.
Тест 3.
Исходное состояние: ни в один кэш не записаны блоки ОП, следовательно MESI протоколы пусты.
Второй процессор произвёл запись в 4-й блок ОП.
Тогда содержимое 4-го блока запишется из ОП в кэш2.
Результат: кэш2: М 4
Вывод: мы изучили мультипроцессорные системы, построенные на основе процессора Pentium с использованием механизма КЭШ - согласования на основе MESI - протоколов, организацию КЭШ - памяти в многопроцессорных, разобрали на практике действие MESI - протоколов, 
Автор
natabadmonster
Документ
Категория
Научные отчеты
Просмотров
273
Размер файла
213 Кб
Теги
фсо, эвм, лаб
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа