Arhitecturi Paralele

Examen Arhitecturi Paralelle

Subiectul 1: Descrieti cele patru clase arhitecturale introduse de M. Flynn în 1972.

Michael Flynn introduce o clasificarea a diferitelor arhitecturi bazate pe notiuni ca siruri de instructiuni si date:

I. SISD =single instruction stream over single data stream

–> CU – > PU <–>MU IS

II. SIMD= single instruction stream over multiple data stream

PE1 <–>LM1<–>

CU – > ds

PEn <–>LMn<–>

ds

III.MIMD= multiple instruction stream over multiple data stream

IV.MISD= multiple instruction stream over single data stream

Acesta arhitectura se mai numeste si szstolic arrays în executie pipeline a unor algoritmi specifici. Din cele patru clase de masini cele mai aproape de paralelism sunt MIMD pentru scopuri generale de calcule. SIMD si MISD sunt corespunzatoare calculelor speciale.

Calculatoarele paralele sunt acelea care executa programe dupa modelul MIMD. Sunt doua tipuri de calculatoare paralele:

- multiprocesoare cu memorie partajata

- multiprocesoare pasare de mesaj

Marea diferenta dintre cele doua sea afla în memoria partajata si mecanismele folosite pentru comunicarea intre procesor.

Procesoarele intr–un sistem multiprocesor comunica între ele prin variabile partajate cu aceasi memorie. Fiecare calcul intr-un suitem are memorie locala pe care nu o partajeaza cu celelalte. Interprocesorul de comunicare se face prin message passing de–a lungul nodurilor.

Instructiunile vectoriale au fost introduse o data cu aparitia procesoarelor vectoriale echipate cu multi vectori pipeline–izati ce pot fi folositi concurent sub qacelasi control hardware. Sunt doua tipuri de procesoare vectoriale :

–arhitectura memory to memory ce suporta transferul operanzilor vectoriali direct din memorie in pipeline si inapoi in memorie.

– registru catre registru ce folosesc registri pentru a face legatura intre memorie si pipeline.

Subiect 2

Definiti parametrul avrage CPI(numarul mediu de cicluri deinstructiuni) si explicati utilizarea lui.

Se considera rularea unei aplicatii pe calculator.Ca mai simpla masurare a performantelor unei aplicatii este timpul de întoarcere ce include accese la disc si memorie, accesele I/O , timpul de compilare. În schimbul reducerii timpului de intoarcere , unul dintre acesti factori trebuie sa scada.

Calculatoare de astazi sunt dirijate de procesor cu un ciclu de timp (r)constant(in nanosecunde). Inversul ciclului de timp se umeste rata de ceas sau frecventa procesorului care este in megaHz. f=1/r. Marimea programului este determinata de numarul de instructiuni(Ic) . Pentru diferite instrictiuni aven nevoie de diferisi cicli de ceas pentu a executa instructiunile.De aceea numarul mediu de cicluri de instructiuni(CPI) este un parametru foarte importan pentru masurarea timpului de executie pentru fiecare instructiune. Pentru un set de instructiuni se calculeaza media aritmetrica a CPI pentru toate tipurile de instructiuni.

Performanta este data de T=Ic*CPI*r, unde T- timp procesor

Executia unei instructiuni include: fetch, decodare,fetch operanzi si store. Pe procesor il intereseaza doar decodarea si executia. Ceilalti pot accesa memoria. Nr de cicli/instructiune se pot imparti in functie de tipul instrictiunii corespunzator ciclilor de memorie si procesor. Pentru memorie avem 4 referinte maxim:instr. Fetch, fetch operand(2) si store rezultat => T= Ic*(p+m*k)*r, p- nr de cicli procesor, m – nr de cicli memorie , k – rata dintre ciclul de memorie si procesor.

Subiectul 3

Definiti parametrul MIPS rate si explicati utilizarea lui?

Fiecare din cei 5 parametrii pentru calcularea zimpului procesor au o functie bine stabilita.