Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра прикладной математики

Курсовая работа

по дисциплине «Архитектура ЭВМ и ВС»

на тему: «Принципы организации параллелизма выполнения

машинных команд в процессорах»

Выполнила:студентка группы ММ-392

Соловьева М.Н.

Дата «___» «                               »2007 г.

Проверил:

Никитин Г.А.

Дата «___» «                               »2007 г.

Оценка__________________________

Челябинск

2007

содержание

введение. 3

1 Классификация параллельных ВС.. 5

1.1 Классификация Флинна. 5

1.2 Системы с общей и распределенной памятью.. 7

2 Конвейеры операций. 9

2.1 Конвейеры.. 9

2.2 Оценка производительности идеального конвейера. 10

2.3 Конфликты в конвейере и способы минимизации их влияния на производительность процессора. 13

3 Суперскалярные архитектуры.. 18

3.1 Работа суперскалярного конвейера. 18

3.2 Трудности реализации. 21

3.3 Историческая справка. 22

4 VLIW-архитектура. 25

4.1 Аппаратно-программный комплекс VLIW... 25

4.2 Устройство VLIW-процессора. 26

4.3 Принцип действия VLIW-компилятора. 27

4.4 Трудности реализации VLIW... 28

5 Предсказание переходов. 30

6 Матричные процессоры.. 35

6.1 Матричные процессоры.. 35

6.2 Векторный процессор. 36

6.3 Внутрипроцессорная многопоточность. 37

6.4 Многопоточность в Pentium 4. 39

7 Закон Амдала. Закон Густафсона. 42

7.1 Ускорение, эффективность, загрузка и качество. 42

7.2 Закон Амдала. 44

7.3 Закон Густафсона. 47

вывод. 49

список литературы.. 50

введение

Спрос на компьютеры, работающие с все более и более высокой скоростью, не прекращается. Астрономы пытаются воспроизвести всю историю Вселенной с момента большого взрыва и до сегодняшнего дня. Фармацевты хотели бы разрабатывать новые лекарственные препараты с помощью компьютеров, не принося в жертву легионы крыс. Разработчики летательных аппаратов могли бы получать лучшие результаты, если бы вместо строительства огромных аэродинамических труб моделировали свои конструкции на компьютере. Какими бы мощными ни были компьютеры, их возможностей никогда не хватит для решения многих нетривиальных задач (особенно научных, технических и промышленных).

Быстродействие процессоров растет, но у них постоянно возникают проблемы со скоростью передачи информации, поскольку скорость распространения электромагнитных волн в медных проводах и света в оптико-волоконных кабелях прежнему остается равной 20 см/нс, независимо от того, насколько умны инженеры компании Intel. Кроме того, чем быстрее работает процессор, тем сильнее он нагревается, поэтому возникает задача защиты его от перегрева.

Разработчики компьютеров стремятся к тому, чтобы повысить производительность своих машин. Один из способов заставить процессоры работать быстрее - повышение их тактовой частоты, однако при этом существуют технологические ограничения. Поэтому большинство разработчиков для повышения производительности при данной тактовой частоте процессора используют параллелизм (выполнение двух или более операций одновременно).

Существует две основные формы параллелизма: параллелизм на уровне команд и параллелизм на уровне процессоров. ............