Симметричные мультипроцессорные системы.

1) Симметричная мультипроцессорность.

Симметричное мультипроцессирование (СМП) - это архитектура многопроцессорных ПК, в которой 2 или более одинаковых процессора подключаются к общей памяти. Большинство многопроцессорных систем в настоящее время используют архитектуру СМП.

СМП системы позволяют любому процессору работать над любой задачей независимо от того где в памяти хранятся данные для этой задачи при должной поддержки ОС СМП системы могут легко перемещать задачи между процессорами эффективно разделяя нагрузку.

С другой стороны память медленнее процессоров которые к ней обращаются. В СМП еще более усугубляется, так как только 1 процессор может обращаться к памяти в данный момент времени.

Преимущества и недостатки:

СМП часто применяется в науке, промышленности, бизнесе, где программное обеспечение специально разрабатывается для многопоточного выполнения.

Поддержка СМП должна быть встроена в ОС иначе дополнительные процессоры будут оставаться незагруженными и система будет работать как однопроцессорная.

При увеличении числа процессоров заметно увеличивается требование к полосе пропускания шины памяти. Это накладывает ограничение на количество процессоров в СМП архитектуре.

Современные СМП системы позволяют эффективно работать при 16-ти процессорах.

СМП - это лишь один подход к построению многопроцессорной машины. Другим подходом является NUMA, которая предоставляет процессорам отдельные банки памяти, это позволяет процессорам работать с памятью параллельно и это может значительно повысить пропускную способность памяти в случае когда данные привязаны к конкретному процессору.

С другой стороны она повышает стоймость перемещения данных между процессорами и балансирование загрузки обходится дороже. Другими подходами является ассиметричное мультипроцессирование, в котором отдельные специализированные процессоры используются для конкретных задач и кластерная мультипроцессорность в которой не вся память доступна всем процессорам.

Симметричные мультипроцессорные системы.

(СМП системы)

Для этих систем характерны следующие признаки:

1) Наличие 2-х или более одинаковых или близких по характеристикам процессоров

2) Процессоры имеют доступ к общей памяти с которой они соединены или через общую системную магистраль или через другой механизм обеспечения взаимодействия, но в любом случае время доступа к ресурсам памяти со стороны любого процессора примерно одинакова.

3) Процессоры имеют доступ к общим средствам ввода/вывода или через один канал или через разделительные каналы.

4) Все процессоры способны выполнять одинаковый набор функций.

5) Весь комплекс руководствуется общей ОС обеспечивающий взаимодействие между процессорами и программами на уровне задач файлов и элементов данных. То есть в СМП системе возможен обмен информацией между компонентами на уровне отдельных элементов данных.

Преимущества СМП систем:

1) Повышение производительности

2) Надежность

3) Возможность функционального наращивания

4) Производство однотипных систем различной производительности

5) Производитель ПК может предложить клиентам гамму систем с одинаковой архитектурой но с разной стоимостью и производительностью, которые отличаются друг от друга количеством процессоров.

26.11.13.

Выбор конфигурации ПК. Подбор комплектующих.

При сборке компьютера из отдельных комплектующих необходимо учитывать 2 основных момента. Первый из них касается круга задач для решения которых будет использоваться компьютер. Назначение компьютера определяет тот набор устройств из которых он должен состоять, а также их основные характеристики.

Второй момент касается совместимости отдельных устройств с материнской платы. Прежде всего это относится к совместимости по интерфейсу подключения. Существует несколько различных процессорных интерфейсов для каждого из которых выпускаются свои модели материнских плат.

К примеру для процессоров фирмы Intel используются интерфейсы Socket 478, Socket 775 LGA, а для процессоров фирмы AMD - Socket A, 754, 939, SAM2.

При выборе материнской платы всегда в первую очередь следует обращать внимание на её процессорный интерфейс.

Для видеокарт в настоящее время используется 2 интерфейса подключения AGP 8-x и PCI Express X-16.

Современная оперативная память обычно имеет тип DDR, DDRII или DDRIII, и соответствующие интерфейсы подключения к материнской плате. Иногда на одной материнской плате могут присутствовать оба этих типа разъемов.

Жесткие диски подключаются по интерфейсу IDE (в характеристиках материнских плат он обозначается просто буквой U по названию протокола подключения Ultra DMA), а так же по интерфейсам Serial ATA и Serial ATAII ( обозначается SATA и SataII). Существуют также переносные жесткие диски которые подключаются по интерфейсу USB.

Также нужно учитывать что устройства имеющие одинаковый интерфейс могут отличаться по пропускной способности измеряемой в Мбайт/сек. Надо обращать внимание на то какую пропускную способность имеет данное устройство и какую пропускную способность имеет выбранная материнская плата.

Если они не совпадают, то либо устройство либо материнская плата будет работать в оптимальном режиме.

При комплектации ПК необходимо так же учитывать что некоторые компоненты могут быть встроены непосредственно в материнскую плату.

Наличие встроенной звуковой карты можно определить по названию кодека обычно AC97, а встроенной сетевой карты по обозначению LAN после которого указывается пропускная способность в Мбит/сек.

Встроенные видеокарты могут обозначаться либо их названием, либо просто сокращением VK.

Пример:

MBS-775 ASUSTeKP5V800-MX < VIA P4M800 AGP+B|K+LAN1000 SATA RAID U133 Micro ATX ZDDR

Пример №2:

CPU SOC-754 AMD Athlon643200+(2200/80MНг) BOX, L2/L1=512K/128K, NEwcastle 0.13 Мкм, 1, 50v(89w) (ADA3200).

Виды компьютеров:

1) Офисный компьютер - самая не дорогая конфигурация, предназначен для работы с документами, с бухгалтерией, сметами. Главное требование к нему - надежность жесткого диска и блока питания.

2) Универсальный домашний ПК - кроме офиса должен быть еще мультимедийным центром, а также должен иметь возможность запускать распространенные игры. Должен иметь: хорошую видеокарту, хороший звук, мощный процессор, и большой объем оперативной памяти.

3) Игровой ПК - требует наличие очень мощной видеосистемы, также адекватный процессор и большой объем оперативной памяти.

4) Профессиональный компьютер - это чаще всего дизайнерские компьютеры и мощные графические станции.

Материнская плата

1) Тип сокета. Сокет это главный разъем материнской платы в который вставляется процессор.

2) Тип и количество слотов для оперативной памяти. Слоты для памяти парные 4, 6 и т.д

3) Актуальность дисковых контроллеров - это порты к которым подключаются жесткие диски и дисководы.

4) Обязательно обратите внимание и на актуальность других портов.

5) Обратить внимание на количество портов

6) Количество и актуальность PCI разъемов для плат расширений

7) Платы бывают 3-x форм факторов: XL-ATX, ATX, MATX.

03.12.13.

Процессор и его система охлаждения

Процессоры продаются в 2 вариантах:

1) Box - это процессор в комплекте с радиатором и вентилятором

2) OEM - процессор (просто 1 один)

Процессоры выпускаются в основном 2-мя фирмами: Intel и AMD.

Самые главные характеристики процессоров - это частота и количество ядер. Обычно чем выше частота и чем больше ядер тем процессор производительней.

Существует еще несколько характеристик процессоров: размер КЭШ, поддержка дополнительных наборов инструкций, технологии виртуализации, которые не влияют на скорость работы и функциональность.

Система охлаждения

Наилучшими для воздушного охлаждения процессора особенно при его разгоне считаются радиаторы с тэрмо-электрическими элементами Пельтье, тепловыми трубками и 2 вентиляторами.

Эта система требует мощного блока питания и стоит дорого. (применяется в основном для игровых машин).

Оперативная память

Не покупайте память по одной планке. Всегда покупайте её набором.

Видеокарта

Здесь главное - поколение видеопамяти. Смотрите чтобы на карте были разъемы HDMA.

Видеокарты можно поделить на следующие категории:

1) Встроенные в материнскую плату

2) Мультимидийные - они предназначены для вывода качественного изображения в высоком разрешении Full HD 1920-1080. Достаточно купить любую карту с памятью не ниже 1024Mb GDDRIII и поддержкой Diretx11.

3) Игровые - со слабым ЦПУ не покупайте видюшку. При выборе игровой видеокарты существуют 2 главных критерия: чем новее тип и объем графической памяти тем лучше.

Жесткие диски

Брать жесткий диск надо с контроллерами SSD и SATAIII. Лучше не 1 иметь диск а 2 и больше.

Привод

Что хочешь бери.

Корпус

Смотри чтобы материнская плата вместилась.

10.11.13.

Обзор существующих процессоров и вычислительных интегральных схем.

Pentium 2 and K6 появились в 1997 году. Pentium 4 and Semptron - в 2004 году. За это время производительность процессоров изменилась в десятки раз.

На рынке вычислительных интегральных схем помимо традиционных заказных интегральных схем существуют достаточно мощные сигнальные процессоры фирм Analog Devices and Techas Instruments.

Так же появились вентильные матрицы программируемые пользователем объединяющие в себе достоинства сигнальных процессоров и заказных интегральных схем.

Факторы влияющие на производительность процессоров и вычислительных схем в целов:

1) Тактовая частота работы логических функциональных элементов

2) Количество логических элементов а кристалле

3) Поддержка суперсколярности (возможность параллельного исполнения нескольких инструкций)

4) Ковеирезация обработки данных

5) Скорость поступления исходных данных и передача результатов обработки определяющаяся скоростью общения с памятью.

Все эти факторы определяются технологиями изготовления и архитектурой вычислительных схем.

Принцип работы микропроцессора.

Все операция выполняемые процессором совершаются в АЛУ. Данные поступают в АЛУ из регистров, затем АЛУ совершает определенную операцию и результат записывает в выходной регистр.

Все современные микропроцессоры являются синхронными и работают от тактового сигнала, по фронту тактового сигнала данные передаются в регистры также по фронту сигнала в регистры записываются и результаты.

Таким образом за один такт происходит считывание данных из регистров, выполнение операции и запись результатов обратно в регистры.

Для увеличения тактовой частоты работы процессора необходима уменьшать сумму задержек сигналов в нем а именно:

1) Сокращать время на передачу данные

2) Уменьшать время выполнения операций

3) Разбивать операции на большее количество этапов

4) Увеличивать конвейер

Уменьшение времени передачи данных

Необходимо максимально увеличивать скорость движения электронов. Этого можно достигнуть путем уменьшения воздействий препятствий на пути электронов что можно достигнуть не допуская нагрева кристалла и улучшения технологий производства кристаллической решетки.

Так же для сокращения времени распространения сигнала необходимо уменьшить пути передачи данных. В 1997 году процессоры изготавливались по технологическому процессу 0, 35 микрометра. На сегодняшний день Intel производит процессоры по 65 нанометров технологическому процессу и анонсирует 45 нанометров.

Уменьшение времени выполнения операций совершенствуется и разрабатываются новые математические алгоритмы выполнения операций, позволяющие выполнять простейшие математические операции с меньшим количеством функциональных элементов и за меньшее время.

Уменьшение количества операций за один цикл. - Если упростить и не требовать от АЛУ выполнение таких сложных операций как умножение и деление то АЛУ сможет исполнять простые команды за гораздо меньшее время, но если сложную операцию придется разбивать на более мелкие, то время выполнения таких операций увеличится.

Это привело к конвеирезации основная идея которой заключается в разбиении операций на более мелкие и создание нескольких устройств исполнение простейших операций и их одновременной работе.

Ограничение бесприпятсвенного роста частоты процессора. Нельзя бесконечно улучшать технологию производства кристалла, невозможно бесконечно уменьшать толщину проводников и количество электронов необходимых для фиксирования наличия сигнала. Ограничивается все это волновой природой электрона и кристаллической решеткой кремния. Совершенствовать математические схемы выполнения операций для наименьшей задержки прохождения сигнала тоже можно до определенного придела.

Общение с внешней памятью

Для современных вычислений требуется объем оперативной памяти порядка десятков и сотен мегабайт. Такой объем памяти не может быть реализован внутри процессора поэтому используется внешняя память с которой общается процессор по мере необходимости подгрузить новую порцию данных и записать результаты. Производительность оперативной памяти всегда отставала от производительности процессора. Объясняется это архитектурными особенностями динамической памяти. Производительность памяти ограничивается временем распространения сигналов, временем декодирования адреса и временем необходимым на постоянную регенерацию данных как после обращения к ним так и по истечению определенного времени.

⇐ Предыдущая 1 2 34