Векторная архитектура компьютеров

1 История создания компьютера и его автор
2 Архитектура компьютера
3 Возможности выполнения параллельных вычислений
4 Характеристики параллельных вычислений
5 Достоинства и недостатки компьютера
6 Существ. реализаций компьютера
7 Выводы
Список использованной литературы

Векторная архитектура компьютеров

Параллельная обработка- модель выполнения прикладного процесса одновременно группой процессоров.
Различают три способа реализация параллелизма:
1- способ SIMD работы с одним потоком команд и несколькими потоками данных, при котором все процессоры, работающие по одной программе, обрабатывают собственные массивы данных под управлением ведущего процессора;
2- способ MIMD работы с несколькими потоками команд и несколькими потоками данных, при котором процессоры работают по своим программам независимо друг от друга, лишь эпизодически связываясь друг с другом;
3- способ MISD работы с несколькими потоками команд и одним потоком данных.
Конвейерная обработка - способ выполнения команд процессором, при котором выполнение следующей команды начинается до полного окончания выполнения предыдущей команды (в предположении отсутствия ветвления).
Возможность конвейерной обработки связана с разделением процесса выполнения команд на последовательные этапы: выборки команды, дешифровки, выборки операндов, выполнения команды, запись результата в память.
Идея конвейерной обработки заключается в выделении отдельных этапов выполнения общей операции, причем каждый этап, выполнив свою работу, передавал бы результат следующему, одновременно принимая новую порцию входных данных. Получаем очевидный выигрыш в скорости обработки за счет совмещения прежде разнесенных во времени операций. Предположим, что в операции можно выделить пять микроопераций, каждая из которых выполняется за одну единицу времени. Если есть одно неделимое последовательное устройство, то 100 пар аргументов оно обработает за 500 единиц. Если каждую микрооперацию выделить в отдельный этап (или иначе говорят - ступень) конвейерного устройства, то на пятой единице времени на разной стадии обработки такого устройства будут находится первые пять пар аргументов, а весь набор из ста пар будет обработан за 5+99=104 единицы времени - ускорение по сравнению с последовательным устройством почти в пять раз (по числу ступеней конвейера).
4 Характеристики параллельных вычислений
Параллельные вычисления - вычисления, в которых операции производятся параллельно. В этом они противоположны последовательным вычислениям.
Характеристиками параллельных вычислений являются:
1. Ускорение r параллельной системы, которое используется на начальных этапах проектирования или в научных исследованиях для оценки предельных возможностей архитектуры.
Ускорение определяется выражением: r = T1/Tn, где T1 - время решения задачи на однопроцессорной системе, а Tn - время решения той же задачи на n - процессорной системе.
Ускорение показывает, во сколько раз применение параллельного вычисления уменьшает время исполнения задачи по сравнению с последовательным вычислением.
2. Быстродействие V, которое является главной характеристикой при конкретном проектировании или выборе существующей параллельной ЭВМ под класс пользовательских задач.
Различают следующие разновидности характеристик быстродействия:
- Номинальное (максимальное, пиковое) быстродействие определяет только свойства оборудования, причем, в предположении, что оно полностью загружено в каждом такте, что, конечно, далеко от действительности.
- Реальное быстродействие ЭВМ определяется с учетом всех факторов, сопутствующих выполнению пользовательских программ. Наилучшим способом определения было бы выполнение реальных пользовательских задач и измерение времени их выполнения.
Реальное быстродействие обычно в 5-10 раз меньше номинального.
3. Время исполнения параллельного вычисления (глубина параллелизма, алгоритмическая сложность).
Эти понятия отражают время исполнения параллельного вычисления q, выраженное в тактах. Величина q информативнее ширины параллелизма l. Однако и q не несет полной информации о качестве параллельного алгоритма. Если l описывает алгоритм по горизонтали, то q - по вертикали. Качественно q можно определить как q = e/l
5 Достоинства и недостатки компьютера
Достоинствами ПК являются:
малая стоимость, находящаяся в пределах доступности для индивидуального покупателя;
автономность эксплуатации без специальных требований к условиям окружающей среды;
гибкость архитектуры, обеспечивающая ее адаптивность к разнообразным применени­ям в сфере управления, науки, образования, в быту;
широкие возможности по расширению системы;
дружественность операционной системы и прочего программного обеспечения, обу­словливающая возможность работы с ней пользователя без специальной профессио­нальной подготовки;
высокая вычислительная мощность;
высокая надежность работы (более 5 тыс. ч наработки на отказ).
Недостатками ПК являются:
его размер и вес;
высокий уровень шума (несколько вентиляторов в качестве источников звука и большой металлический корпус в роли резонатора создают внушительное звуковое сопровождение);
быстрое устаревание комплектующих компьютера и несовместимость новых поколений комплектующих компьютера с предыдущими поколениями, например, устаревание шины AGP и замена ее альтернативной шиной PCI-E.
6 Существ. реализаций компьютера
Ряд реализаций, которые удовлетворяют различным требованиям (то есть имеют разный размер, производительность, стоимость, потребление энергии и т.д.), но разделяют общую структуру, называется семейством компьютеров.
Одним их семейств являются суперЭВМ.