Katedra počítačov a informatiky, Fakulta elektrotechniky a informatiky,

1. Princípy počítačového inžinierstva prof. Ing. Liberios Vokorokos, PhD, Ing. Branislav Madoš, PhD. Katedra počítačov a informatiky, Fakulta elektrotechniky a informatiky, Technická univerzita v Košiciach

2. Obsah • Organizácia výpočtového procesu • Architektúry paralelných počítačových systémov • Grid computing Princípy počítačového inžinierstva, prednáška č. 11.

3. Organizácia výpočtového procesu(1) • Organizácia výpočtového procesu v počítači definuje podmienky vykonania inštrukcií a ich dôsledky. • Organizácia výpočtového procesu môže byť založená na • Príkazoch – modely riadenia prúdom inštrukcií (Control Flow CF) – riadenie sa uskutočňuje prostredníctvom interpretácie sériového prúdu inštrukcií programu. • Údajoch – modely riadenia prúdom dát (Data Flow DF) – riadenie výpočtového procesu sa uskutočňuje prostredníctvom prúdu operandov (údajov) definujúcich pripravenosť inštrukcie na vykonanie. • Požiadavkách – redukované modely – riadené tokom požiadaviek – riadenie výpočtového procesu sa uskutočňuje na základe požiadaviek inštrukcií programu na vyslanie operandov. Princípy počítačového inžinierstva, prednáška č. 11.

4. Organizácia výpočtového procesu(2) Organizácia výpočtového procesu môže byť založená na • Príkazoch – modely riadenia prúdom inštrukcií (Control Flow CF) Typickým predstaviteľom sú architektúry typu Von Neumann, ktoré • používajú programové počítadlo (Program Counter - PC), • Explicitne definujú sekvenciu vykonávania programových inštrukcií • údaje a inštrukcie majú uložené v spoločnej pamäti. Princípy počítačového inžinierstva, prednáška č. 11.

5. Organizácia výpočtového procesu(3) Organizácia výpočtového procesu môže byť založená na • Údajoch – modely riadenia prúdom dát (Data Flow DF) - model s dychtivým vykonávaním Základné princípy výpočtového modelu DF sú • Asynchrónnosť – všetky operácie s vykonávajú iba ak sú dostupné vyžadované operandy • Funkcionalita – všetky operácie sú funkcie, nie sú závislé od operandov iných funkcií Základné vlastnosti Data Flow Grafu • Funkcionalita – všetky operácie sú matematické funkcie • Asynchrónnosť – uzly DFG sa aktivujú v okamihu, keď sú prítomné aktivačné značky na ich vstupných hranách • Komponovateľnosť – každý DFG môže byť komponovaný do iného DFG Princípy počítačového inžinierstva, prednáška č. 11.

6. Organizácia výpočtového procesu(4) Organizácia výpočtového procesu môže byť založená na • Požiadavkách – redukované modely - modely riadenia prúdom požiadaviek - model s lenivým vykonávaním • Operácie sú vykonávané vtedy, keď vyvstane požiadavka na ich vykonanie. • Tento princíp súvisí s funkcionálnym programovaním • Kontrolný mechanizmus výpočtu je zložitejší ako v prípade DF počítačov Princípy počítačového inžinierstva, prednáška č. 11.

7. Sekvenčné a paralelné spracovanie(1) Pri sekvenčnom spracovaní sa problém rozdelený na jednotlivé úlohy rieši postupným vykonávaním jednotlivých úloh prostredníctvom jedného procesora. Pri paralelnom spracovaní sa problém rozdelený na jednotlivé úlohy rieši pomocou viacerých procesorov, pričom sa jednotlivé úlohy riešia paralelne. Princípy počítačového inžinierstva, prednáška č. 11.

8. Architektúry paralelných počítačových systémov(1) Architektúry paralelných počítačových systémov • Synchrónne architektúry • Systolické polia, SIMD, Prúdové vektorové procesory • MIMD architektúry • Multipočítače a Multiprocesory – tesne a voľne viazané • Architektúry paradigmy MIMD • Dataflow počítače, redukčné počítače, špecializované a hybridné architektúry • Distribuované systémy • Počítačové siete, neurónové siete Princípy počítačového inžinierstva, prednáška č. 11.

9. Špecializované typy paralelných systémov(1) Špecializované typy vysoko výkonných paralelných systémov • Klastrové systémy • MPP systémy – Massively Parallel Procesing - masívne paralelné spracovanie – skladá sa z jednotlivých počítačov (s vlastnou diskovou pamäťou), prepojených do jednotného systému, ktorý využíva rýchle zbernice. • SMP systémy – Symmetric Multiprocessing – medzi procesormi sa nezdieľajú iba periférne diskové pamäte ale aj operačná pamäť. Princípy počítačového inžinierstva, prednáška č. 11.

10. Gridcomputing(1) Grid computing je charakterizovaný ako distribuovaný výpočtový systém ďalšej evolučnej úrovne. • Grid je paralelný a distribuovaný systém, ktorý umožňuje zdieľanie distribuovaných prostriedkov a zdrojov, dynamicky, v závislosti od dostupnosti systémov, spôsobilosti a požiadaviek užívateľov na kvalitu služieb. • Vytvára dojem jedného veľkého výkonného počítača • Skladá sa z heterogénnych systémov • Aplikácie musia byť spustiteľné bez veľkej pridanej réžie • Vzdialný počítač musí obsahovať softvér a hardvér Princípy počítačového inžinierstva, prednáška č. 11.

11. Ďakujem za pozornosť