Лекция 2. Простейшие типовые элементы вычислительных машин

Вопросы для самопроверки

 

1) Дайте определение ВС. Назовите уровни, на которых может выполняться параллельная обработка информации.

2) Что такое гранулярность? Какие уровни параллелизма выделяют по степени гранулярности? В чём заключаются их особенности?

3) Назовите преимущества и недостатки параллельных ВС.

4) Что представляет собой классификация Флинна? На какие группы делятся ВС, согласно этой классификации? Назовите их особенности. В чём заключается классификация ВС, предложенная профессором Головкиным?

5) По какому признаку параллельные ВС делят на мультипроцессоры и мультикомпьютеры? В чём заключается принципиальное различие между ними? Назовите преимущества и недостатки мультипроцессоров и мультикомпьютеров.

6) На какие категории делятся мультипроцессоры. Назовите особенности каждого класса мультипроцессоров.

7) На какие категории делятся мультикомпьютеры? Назовите особенности каждого класса мультикомпьютеров.

8) Что представляют собой ВС на кристалле? Какие существуют направления создания кристаллов однокристальных ВС?

9) Дайте определение понятию CMP-системы, ядра, многоядерного процессора.

10) Назовите особенности многоядерных систем с симметричной архитектурой (SGP), многопотоковых многоядерных систем (SMT), кластерных многоядерных систем (ACCMP).

11) Назовите основные тенденции развития ВС.

 

 

Как правило, в структуре вычислительных машин выделяют следующие структурные компоненты: элементы, блоки, узлы и устройства. Такая декомпозиция соответствует операциям преобразования информации. Нижний уровень реализуется элементами, каждый из которых предназначается для обработки единичных электрических сигналов, соответствующих битам информации. В основе работы этих элементов лежит двоичная (булева) логика, когда используются только два значения: «истина» (логическая 1) и «ложь» (логический 0). Узлы обеспечивают одновременную обработку групп сигналов - информационных слов. Блоки реализуют некоторую функционально обособленную часть машинных операций по обработке информационных слов (например, блок выборки команд). Устройства предназначаются для выполнения отдельных машинных операций и их последовательностей.

Базовыми элементами являются инверторы (строятся на основе транзистора), вентили (на базе двух транзисторов), триггеры (состоят из двух вентилей).

По своему назначению элементы делятся на следующие классы: формирующие, логические (комбинационного типа) и запоминающие (последовательного типа) /4/. К формирующим элементам относятся различные формирователи, усилители и т.п., которые служат для выработки определённых электрических сигналов, восстановления их параметров (полярности, мощности, амплитуды и т.д.). Элементы комбинационного типа – это цифровые устройства, выполняющие определённую логическую операцию («И», «ИЛИ», «НЕ» и т.д.). Логические элементы являются основой построения комбинационных схем (цепей). Особенностью логических элементов и построенных на их основе комбинационных схем является то, что их выходные сигналы зависят только от входных сигналов (т.е., они не содержат памяти). Элементы последовательного типа используются для построения более сложных цифровых устройств – автоматов с памятью. В них результат обработки информации зависит не только от входных сигналов, но и от внутреннего состояния автомата.

Рассмотрим элементы последних двух классов более подробно.