РГЗ по АВС

Федеральное агентство связи

Государственное образовательное бюджетное учреждение

Высшего профессионального образования

«Сибирский Государственный Университет

Телекоммуникации и Информатики»

Кафедра ВС

Расчётно-графическое задание

по дисциплине «Архитектура вычислительных систем»

Вариант 29

Выполнил: студент гр. ИВ-14:

Рыбка Н.Д.

Проверил: доц-т каф. ВС к.т.н

Ефимов Александр Владимирович

Новосибирск 2013

1. Выполнить анализ архитектуры ЭВМ III поколения. Описать функциональную структуру одной из ЭВМ III поколения.

Годы зарождения: 1963-1965; показатели эффективности: со = 107 опер./c, v = 108 бит, а =103 ч, а = 10 -1 долл./ (опер. • с-1 ). При сохранении в основном последовательнс го способа обработки информации в архитектуру ЭВМ стали внедрять мультипрограммные режимы: пакетная обработка и разделение времени. Пакетная обработка (как и во втором поколении ЭВМ) заключалась в такой реализации набора последовательных программ, когда пользователь оказывался пассивным, лишенным возможности активно вмешиваться в вычислительные процессы.

Режим разделения времени давал возможность неск ольким пользователям осуществлять в интерактивном (или оперативном, on-line) режиме реализацию своих последовательных программ. Режим разделения времени предоста влял каждому пользователю вполне определенный квант процессорного в ремени в соответствии c принятыми (и обычно детерминированными) прaвилами. Машина одновременно эксплуатировалась несколькими пользователями (хотя и c распределением времени процессора между ними). При этом создавалось представление, что каждый пользователь постоянно имел в своем распоряжении ЭВМ c вполне определенной архитектурой и техническими характеристиками (конечно, не превосходившими того, что было в реальной машине). Последнее

обосновывало целесообразность употребления понятия «виртуальная маши-

на» применительно к вычислительным ресурсам ЭВМ, выделенным пользо-

вателю. Режим разделения времени позволял повысить производительность

ЭВМ (в частности, уменьшить простои процессора) путем устранения несо-

отвeтствия между быстpодействием процессора и скоростью работы поль-

зователей ЭВМ.

Состав вычислительных устройств в машинах третьего поколения был

дополнен спецпроцессорами, оптическими устройствами ввода-вывода ин-

формации, накопителями (на магнитных лентах и дисках) большой емкости

и другими устройствами. Конструктивное оформление устройств выполня-

лось в виде модулей. Модули, одинаковые по функциональному назначе-

нию, могли отличаться друг от друга по техническим характеристикам.

Структурной особенностью ЭВМ третьего поколения являлось то, что

они имели единый ресурс, через который осуществлялись взаимодействия

между (центральным) процессором и остальными устройствами модуля-

ми: спецпроцессорами, внешней памятью, устройствами ввода-вывода ин-

формации и др. B качестве такого ресурса выступали селекторный и

мультиплексный каналы, общая шина и т. п.

Для третьего поколения был характерен последовательно-параллельный

алгоритм a (р (D )) управления вычислительными процессами, он обладал воз-

можнocтью адаптатии под конфигурации ЭВМ, порождавшиеся вручную.

Программное обеспечение машин этого поколения было представлено

спектром операционных систем и систем автоматизации программирования.

Операционные системы обеспечивали функционирование ЭВМ в основных

режимах обработки информации (среди которых: пакетнaя обработка, раз-

деление времени, работа в реальном масштабе времени). Системы програм-

мирования включали универсальные и проблемно-ориентированные языки и

соответствующие трансляторы (компиляторы, интерпретаторы), средства

отладки и редактирования программ и другие , программные средства серви-

са. B состав программного обеспечения включался и комплекс средств тех-

нического обслуживания ЭВМ (наладочные, контрольные и диагностиче-

ские тест-программы).

Элементная база ЭВМ третьего поколения опиралась на интегральную

технологию. Комплекты интегральных схем (включавшие микропроцессор-

ные БИС) позволили существенно упростить проектирование ЭВМ; широ-

кое применение получили системы автоматизированного проектирования

(САПР). Производство ЭВМ стало серийным и автоматизированным. Ма-

шины третьего поколения выпускаются в виде семейств (например, IВМ, ЕС

ЭВМ, НР, DEC, СМ ЭВМ, ≪Электроника≫).

Функциональная структура IBM System/370 ЭВМ III поколения:

IBM System/370 (S/370) — серия мейнфреймов, выпущенная компанией IBM.

Впервые анонсирована 30 июля 1970 года. Эти машины обладали: высокой управляемостью, универсальностью, масштабируемостью и надёжностью при обработке приложений с большим объёмом данных в многопользовательской среде и были совместимы с системами System/360. Основными новациями System/370 можно считать возможность использования нескольких процессоров в рамках одной системы, полноценную поддержку виртуальной памяти и новый 128-разрядный блок вещественной арифметики.

2. Разработать блок-схему P - алгоритма умножения матриц:

E[1 : L; 1 : M], F[1 : N; 1 : L] ,

обеспечивающего распределение элементов результирующей матрицы по горизонтальным полосам в элементарных машинах ВС.

Отыскать максимум коэффициента ε накладных расходов при реализации р-алгоритма на вычислительной системе, имеющей следующие параметры:

– разрядность l =32;

– полосу пропускания канала между машинами ν = 15 Гигабод (Гигабит/с);

– время выполнения операции сложения t_c = 0,1 нс;

– время выполнения операции умножения t_y = 0,7 нс.

E [1 : L; 1 : M] F [1 : N; 1 : L] = X [1 : N; 1 : M]

Количество строк L в матрице E равно количеству столбцов L матрице F.

Распределение данных по вычислителям ВС

E F = X

Для построения p-алгоритма прежде всего требуется осуществить распределение исходного массива данных. Осуществим следующие распределения:

Матрицу E разобьем на n равных вертикальных полос, а матрицу F на n равных горизонтальных полос.

На следующей странице составлена блок-схема P-алгоритма

i: = 1

Да

Нет

Нет

α =L

?

Да

Вычисление

Передача

|| e_Li,…,e_hi,…,e_Li||

Да

3

Нет

]N / n[ (l - 1) < i ≤ ]N/ n[ l , α – номер передающего вычислителя,

– номера принимающих вычислителей

Эффективность параллельного алгоритма умножения матриц большого размера можно характеризовать показателями:

Очевидно, что максимум накладных расходов будет при , или, что то же самое, равенство достигается при Таким образом, максимум коэффициента ε накладных расходов определяется формулой:

ε = t_n / (t_y + t_c)

t_n – время пересылки одного элемента матрицы

t_у – время выполнения операций умножения

t_с – время выполнения операций сложения

t_n = l / ν = 32 / 15*10⁹ = 2,13 нс, тогда

ε = 2,13 / (0,7+0,1) = 2,666 нс

Ответ: ε = 2,666 нс.

Список используемой литературы

1. Хорошевский В.Г., Архитектура вычислительных систем: Учеб. Пособие для вузов. – М.:

Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2008.

7