Обобщенная машина фон неймана - davaiknam.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Архитектура фон Неймана 1 50.79kb.
Джон (Янош) фон Нейман 1 8.57kb.
Нейроинформатика персептрон и его развитие 1 Мозг и компьютер 6 776.98kb.
«Архитектура эвм» 9 1434.83kb.
Принципы Джона фон Неймана 1 60.1kb.
Первая ЭВМ eniac была создана в конце 1945 г в Сша 1 8.65kb.
Контрольная работа Аппаратное обеспечение пк. Схема Фон Неймана. 1 197.49kb.
Программа и данные хранятся в памяти компьютера. Компьютер работает... 1 10.8kb.
Классификация архитектуры sisd 1 226.89kb.
1 вопрос. Общие принципы построения вычислительных машин 4 666.23kb.
Архитектура ЭВМ и принципы фон Неймана Термин «архитектура» 1 53.78kb.
Вопросы к экзамену по дисциплине «Информатика» 1 66.04kb.
Направления изучения представлений о справедливости 1 202.17kb.

Обобщенная машина фон неймана - страница №1/1

ОБОБЩЕННАЯ МАШИНА ФОН НЕЙМАНА

В.Ф. Фефелов


СибУПК

В обобщенной машине фон Неймана каждое устройство машины, определение которой дано фон Нейманом, реализуется комплексом устройств, объединенных в вычислительную систему каналами связи и дисциплиной использования ресурсов ввода-вывода, памяти и времени, дисциплиной выполнения вычислений, дисциплиной управления выполнением программы и управления потоком программ. Приведем примеры компьютерных систем и покажем, что для их описания вполне пригодно предлагаемое понятие.



Однопроцессорная машина.

В однопроцессорной машине имеются процессор, оперативная память, внутренние часы (таймер), внешние часы, внешние устройства и шины: адресная, данных и управления. Таймер вырабатывает сигналы одинаковой временной протяженности, которые используются при управлении внутренним потоком информации. Внешние часы используются для измерения работы пользователя и измерения времени, которое занимает выполнение тех или иных операций.

Обслуживание устройств организуется следующим способом. Через определенные промежутки времени (квант времени) таймер генерирует прерывание и процессор опрашивает все активные устройства, вырабатывающие прерывания, т.е. запросы на обслуживание процессором, и в соответствии с установленными приоритетами прерываний он обслуживает устройство и после его обслуживания удаляет выставленное устройством прерывание. Приоритеты могут изменяться программно, и порядок обслуживания изменится.

Таймер используется процессором и при обслуживании программ, т.е. разделении времени между программами (задачами). Дисциплина обслуживания может учитывать структуру оперативной памяти, количество поступивших на обслуживание программ и назначенные им приоритеты. Дисциплина разделения времени может изменяться, если при выполнении программ определяются характеристики, которые учитываются при их дальнейшем выполнении. Так в тех случаях, когда память организована постранично и программы, поступившие на обслуживание могут быть все загружены в оперативную память, программам могут отводиться разные страницы, и прерывание выполнения текущей программы и переход к выполнению следующей программы происходит без выгрузки программы из оперативной памяти, иначе текущая программа выгружается из оперативной памяти и загружается следующая. Порядок выполнения программ определяется выбранным алгоритмом в соответствии с приоритетами и временем, уже затраченным на ее выполнение.



Многопроцессорные машины для высокоскоростных вычислений.

Приведем некоторые характеристики архитектуры системы Cray X-MP.



  1. Процессоры идентичны, между процессорами не поддерживается постоянных отношений типа "ведущий - ведомый".

  2. Каждый процессор может работать в двух различных режимах.

  3. Вычисления выполняются в асинхронном режиме.

  4. Одиночное задание может выполняться группой процессоров с межпроцессорными связями.

  5. Одновременно может функционировать несколько процессорных групп.

  6. Распределение заданий может изменяться во время работы системы.

  7. Память разбита на сегменты.

  8. Подсистема ввода-вывода обеспечивает параллельную работу с дисковыми накопителями, ленточными устройствами в режиме центрального управления и может служить устройством для подключения периферийной машины, сетевого взаимодействия и подключения устройств сбора данных.

  9. Имеется возможность векторных и других типов параллельных вычислений.

Система DAP первого поколения для высокопроизводительных вычислений включает 6464 процессорных элемента с объемом памяти до 16К в каждом, которые одновременно являются частью вычислительной машины, используемой в качестве ведущей. В DAP имеются матричные, векторные и скалярные операции. Длина операндов может наращиваться с шагом в 1 байт.

Система S-1, нацеленная на достижение сверхвысокой производительности вычислений, включает 16 идентичных процессоров, работающих над общей памятью, обрабатывающих множественный поток команд и множественный поток данных. Эти свойства предоставляют возможность одному процессору поместить результаты вычислений в очередь для другого процессора.

Система EGPA объединяет элементарные ячейки из процессора и блока памяти. Пять процессоров образуют структурную единицу: четыре процессора из них являются основанием пирамиды и связаны с одним, являющемся ее вершиной. Функции управления операциями ввода - вывода и процессом вычислений предоставляются вершине, а на нижнем уровне каждый процессор в однозадачном параллельном режиме выполняет прикладные программы. Процессоры не связаны между собой, число связей процессора с блоками памяти не превышает девяти. Блок памяти имеет шесть портов и связан только с одним процессором верхнего уровня. По этим правилам структурные единицы объединяются в более сложную вычислительную систему.

Таким образом, все представленные системы описываются с помощью обобщенной машины фон Неймана.



Выскажу одно соображение в защиту введения указанного понятия. В вузе гуманитарного типа в курсе информатики, с одной стороны, необходимо дать представление о многообразии современных вычислительных систем, а, с другой стороны, перечисление многочисленных технических подробностей не проясняет общих их черт. Выработка студентами, так называемого "обобщающего представления" в этой ситуации маловероятна. Поэтому с методической точки зрения лучше ввести его прямо. Оно позволяет рассматривать вычислительные системы на концептуальном уровне, не вдаваясь в детали архитектурных решений конкретной вычислительной системы. Кроме того, использование понятия обобщенной машины фон Неймана, во-первых, подчеркивает внутреннее единство пути развития вычислительной техники и программного обеспечения, а во-вторых, делает всю область более обозримой.

Литература

  1. Фрэнк Т.С. PDP-11: Архитектура и программирование: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1986.

  2. Высокоскоростные вычисления. Архитектура, производительность, прикладные алгоритмы и программы для суперЭВМ: пер. с англ./ Под ред. Я. Ковалика.- М.: Радио и связь, 1988.





Лучше минуту быть трусом, чем всю остальную жизнь мертвецом. Ирландское изречение
ещё >>