Содержание к диссертации
стр.
Введение 6
Глава 1. Обзор предметной области 7
-
Обзор литературных источников 7
-
Классификация систем параллельной обработки данных 9
-
Конвейерная и векторная обработка 10
-
Машины типа SIMD 11
-
Машины типа MIMD 12
-
Многопроцессорные машины с SIMD-процессорами 13
-
Современные тенденции использования архитектур многопроцессорных систем 13
-
Процессоры и процессорные элементы вМПВС 14
-
Организация взаимодействия процессоров вМПВС 17
-
Механизм передачи сообщений 20
-
Общее поле памяти 21
1.5. Аппаратные средства взаимодействия 23
-
Электронные интерфейсы 23
-
Оптические интерфейсы 24
1.6. Организация памяти в МПВС 25
-
Модели связи и архитектуры памяти 25
-
Механизм обмена 30
-
Мультипроцессорная когерентность кэш-памяти 31
1.7. Моделирование многопроцессорных вычислительных систем 38
-
Модели вычислительных систем 38
-
Модели нагрузок 39
-
Определение объектов исследования 40
-
Класс решаемых задач 43
ІЛО.Постановка задачи 46
1.11.Выводы по главе 1 47
Глава 2. Разработка математической модели МПВС 49
-
Концептуальное описание МПВС 49
-
Модель процессорного модуля 51
-
Модель коммуникационного слоя 55
-
Топология «Кольцо» 56
-
Топология d-мерныйтор 64
-
Топология «Звезда» 79
-
Протокол взаимодействия 82
-
Сравнительный анализ топологий 86
-
Структура подсистемы памяти 88
-
Математическая модель вычислительной задачи 92
-
Описание вычислительной задачи 93
-
Объёмы информации и интенсивности информационных потоков 94
-
Формулировка математической модели вычислительной задачи 96
2.6. Выводы по главе 2 100
Глава 3. Построение программно-аналитической модели МПВС 102
-
Постановка задачи построения программно-аналитической модели МПВС 102
-
Структура модели 104
3.3. Модель подсистемы памяти 109
3.3.1. Описание изменений состояний памяти 111
-
Модель устройств ввода-вывода МПВС 113
-
Модель задания 114
3.5.1. Схема задания 123
3.5.2. Классы заданий 127
-
Модель коммуникационного слоя 128
-
Выводы по главе 3 128
Глава 4. Постановка модельного эксперимента 130
-
Постановка задачи модельного эксперимента 130
-
Проведение модельного эксперимента 131
-
Моделирование четырёхуровневой архитектуры памяти 132
-
Моделирование трёхуровневой архитектуры памяти 135
-
Оценка точности результатов моделирования 138
-
Методика построения и анализа архитектуры МПВС 139
-
Назначение и область применения методики 139
-
Порядок применения методики 140
-
Анализ результатов моделирования 143
4.5. Выводы по главе 4 145
Выводы 146
Использованная литература 148
Приложения 156
Приложение 1. Современные процессоры, используемые в МПВС 156
Процессоры с архитектурой 80x86 и Pentium 156
Процессоры с архитектурой SPARC компании Sun Microsystems 156
Процессоры PA-RISC компании Hewlett-Packard 157
Процессор МС88110 компании Motorola 157
Архитектура MIPS компании MIPS Technology 158
Архитектура Alpha компании DEC 159
Архитектура POWER компании IBM и PowerPC компаний
Motorola, Apple и IBM 160
Приложение 2. Использование ВС для решения задачи
управления войсками 162
Описание задачи управления войсками 162
Описание задачи оценки военной обстановки 166
Использование МПВС для решения задачи управления войсками 168
Приложение 3. Метод численного расчёта для задач оценки эффективности программ, содержащих вероятностные схемы с
повторяющимися процессами 170
Область применения и функциональные возможности метода 170
Описание метода 171
Описание алгоритма 179
Правила подготовки и формат входных данных 183
Формат и порядок использования выходных данных 185
Пример применения метода 186
Приложение 4. Блок-схема алгоритма работы иерархической
памяти. 205
Введение к работе
Работа относится к области построения и анализа архитектур многопроцессорных вычислительных систем. В основе архитектур лежит взаимодействие процессорных элементов многопроцессорной вычислительной системы посредством высокоскоростной сети.
В работе формулируются вероятностные математические модели взаимодействия процессорных элементов для высокоскоростной сети различной топологии, как-то: «Кольцо», «d-мерный тор» и «Звезда» с коммутатором. По архитектуре памяти, рассматриваемые вычислительные системы относятся к DSM системам.
Разработана архитектура распределённой четырёхуровневой памяти с автоматическим управлением и алгоритм её работы. Построена вероятностная математическая модель этого алгоритма.
Показывается построение композитных моделей многопроцессорных вычислительных систем с аналитическим описанием значительных фрагментов.
Производится анализ работы на примере решения класса задач управления. Модели заданий относятся к классу искусственных неисполняемых нагрузок.
В результате получена методика организации и анализа взаимодействия процессорных элементов в многопроцессорной вычислительной системе.
