Контрольні питання

Що розуміється під архітектурою ЕОМ?

Під архітектурою ЕОМ розуміється функціональна і структурна організація машини, яка визначає методи кодування даних, склад, призначення, принципи взаємодії технічних засобів і програмного забезпечення.

Назвіть важливі для користувача групи характеристик ЕОМ, що визначають її архітектуру?

Можна виділити наступні важливі для користувача групи характеристик ЕОМ, що визначають її архітектуру:

характеристики і склад модулів базовій конфігурації ЕОМ;

технічні та експлуатаційні характеристики ЕОМ;

склад програмного забезпечення ЕОМ і принципи його взаємодії з технічними засобами ЕОМ.

До найбільш загальному принципу класифікації ЕОМ і систем за типами архітектури слід віднести розбиття їх на однопроцесорні і багатопроцесорні архітектури

Що таке потік команд і потік даних?

Потік команд - це послідовність команд, виконуваних ЕОМ (системою), а потік даних - послідовність даних (вихідна інформація і проміжні результати виконання завдання), що обробляються під керуванням потоку команд.

Які існують види архітектур по таксономії М.Фліна?

За таксономії М.Фліна існують такі види архітектур обчислювальних систем (ВС): SISD, МISD, SIМD, МIМD.

Що таке SISD-комп'ютери?

SISD (Single Instruction Single Data) або ОКОД - один потік команд, один потік даних. SISD комп'ютери це звичайні, "традиційні" послідовні комп'ютери, в яких в кожен момент часу виконується лише одна операція над одним елементом даних (числовим або будь-яким іншим значенням).

Що таке МISD-комп'ютери?

MISD (Multiple Instruction Stream - Single Data Stream) або МКОД - безліч потоків команд і один потік даних. MISD комп'ютери є, як правило, регулярну структуру в вигляді ланцюжка послідовно з'єднаних процесорів П1, П2. ПN, що утворюють процесорний конвеєр

Що таке SIМD-комп'ютери?

SIMD (Single Instruction Stream - Multiple Data Stream) або ОКМД - один потік команд і безліч потоків даних. SIMD комп'ютери складаються з одного командного процесора (керуючого модуля), званого контролером, і декількох модулів обробки даних, званих процесорними елементами (ПЕ).

Що таке МIМD-комп'ютери?

Сильно-пов'язані обчислювальні системи класу MIMD або багатопроцесорні обчислювальні системи засновані на об'єднанні процесорів на загальному полі оперативної пам'яті. Це поле називається пам'яттю (Shared Memory)

Слабо-пов'язані обчислювальні системи класу MIMD або багатомашинні обчислювальні системи реалізують асинхронний обчислювальний процес, при якому кожен процесор системи виконує свою програму (або свою ділянку складної програми) з власними даними під управлінням власної ОС, звертаючись при цьому до власної оперативної пам'яті.

Що таке оперативна пам'ять? У чому її призначення?

ОП служить для зберігання активних програм і даних, тобто тих програм і даних, з якими працює ЕОМ. ОП служить для зберігання інформації, безпосередньо бере участь в обчислювальному процесі (що відбувається в операційному пристрої - АЛУ). З ОП в процесор надходять коди і операнди, над якими виробляються передбачені програмою операції, з процесора в ОП направляються для зберігання проміжні і кінцеві результати обробки інформації.

Що таке Кеш-пам'ять?

У функціональному відношенні кеш-пам'ять розглядається як буферну пристрій, розміщене між основною (оперативної) пам'яттю і процесором.

Основне призначення кеш-пам'яті - короткочасне зберігання і видача активної інформації процесору, що скорочує число звернень до основної пам'яті, швидкість роботи якої менше, ніж кеш-пам'яті.

За рахунок чого підвищується ефективність роботи процесора з ОП при застосуванні КЕШ?

Таким чином, підвищення ефективності роботи досягається двома способами:

Процесор працює безпосередньо тільки з швидкодіючої КЕШ-пам'яттю,

Що таке КЕШ-потрапляння і КЕШ-промах?

Для чого потрібно видаляти рядки з КЕШ?

Для вивільнення місця в кеш-пам'яті з метою запису вибирається з ОП рядки одна з рядків видаляється. Визначення видаляється рядка здійснюється за допомогою блоку заміни рядків, в якому зберігається інформація, необхідна для реалізації прийнятої стратегії відновлення (див. Нижче) знаходяться в накопичувачі рядків.

Які існують стратегії відновлення рядків (блоків) ОП? Поясніть по таблиці.

Що таке наскрізна запис?

За методом наскрізного запису зазвичай оновлюється слово, яке зберігається в основній пам'яті. Якщо в кеш-пам'яті існує копія цього слова, то вона також оновлюється. Якщо ж в кеш-пам'яті відсутній копія цього слова, то

або з основної пам'яті в кеш-пам'ять пересилається рядок, що містить це слово (наскрізна запис з розподілом),

або цього не допускається (наскрізна запис без розподілу).

Що таке зворотний запис?

Чому при наскрізний записи знижується ефективність КЕШ-пам'яті?

Недолік методу: ефект від використання кеш-пам'яті відсутній, тому що звернення весь час відбувається до ОП.

Мультипроцессорная система, що складається з 4-х процесорів (кожен має свій кеш) і однієї загальної оперативної пам'яті, яка складається з 12 блоків. Кожен кеш містить 12 рядків (один рядок може зберігати в собі один блок ОП).

Як можна організувати Кеш-пам'ять в мультипроцессорной системі?

Для такої організації КЕШ в мультипроцесорних системах процесори повинні використовувати механізми кеш-узгодження: якщо одні процесор змінив дані в кеш пам'яті, то всі інші процесори при зверненні до цих даних отримають змінені копії. Один із способів організації кеш-узгодження - використання протоколу MESI [1,2,7,3].

Для чого потрібно виробляти кеш-узгодження?

Якщо одні процесор змінив дані в кеш пам'яті, то всі інші процесори при зверненні до цих даних отримають змінені копії.

Дайте визначення протоколу MESI.

Опишіть принцип роботи протоколу MESI.

У цьому випадку кожен рядок кеш, в якій зберігається блок оперативної пам'яті, забезпечена ознакою; перерахуємо їх.

М - Modified (модифікована) вміст рядка відрізняється від вмісту ОП, але в ній достовірна інформація.

Е - Exclusive (єдина) вміст рядка збігається з вмістом в ОП і присутній в КЕШ одного процесора.

S - Shared (колективна) вміст рядка збігається з вмістом в ОП і декількома КЕШ.

I - Invalid (недійсна) вміст рядка не збігається з вмістом ОП, інформація в рядку недостовірна.

Таким чином, Новомосковський рядки з ОП в КЕШ, модифікуючи і видаляючи їх з КЕШ, ведеться постійний контроль за станом локальних КЕШ кожного процесора і узгодженням даних, розташованих в них з даними розділяється ОП. MESI-ознаки рядків весь час змінюються відповідно до ситуації.