slide bài giảng kiến trúc máy tính và hệ điều hành chương 4 một số kiến trúc hiện đại

KI N TRÚ C MÁ Y Ế TÍNH VÀ H ĐI U Ệ Ề HÀNH 4.1. Ki n trúc RISC và CISCế 4.2. M ng liên k t trong (Interconnection Networks)ạ ế CH NG 4: ƯƠ M T S KI N TRÚC HI N Đ IỘ Ố Ế Ệ Ạ 4.3. Đa b x lý và đa máy tínhộ ử 4.4. L p trình song song và các thu t toán song songậ ậ 4.5. Ki n trúc dòng d li u và siêu m ngế ữ ệ ả 4.6. Ki n trúc trong t ng laiế ươ 4.1. Ki n trúc RISC và CISCế 4.1.1. Ki n trúc CISC (Complex Instruction Set Computer)ế CH NG 4: M T S KI N TRÚC HI N Đ IƯƠ Ộ Ố Ế Ệ Ạ + Phát minh ra từ những năm 1960: - Các chương trình dịch khó dùng các thanh ghi - Các vi lệnh được thực hiện nhanh hơn các lệnh - Phải làm giảm độ dài các chương trình 4.1. Ki n trúc RISC và CISCế 4.1.1. Ki n trúc CISCế CH NG 4: M T S KI N TRÚC HI N Đ IƯƠ Ộ Ố Ế Ệ Ạ + Kiến trúc CISC: - Chọn các kiểu ô nhớ - ô nhớ và ô nhớ - thanh ghi - Sử dụng những lệnh phức tạp - Sử dụng nhiều kiểu định vị - Các lệnh có chiều dài thay đổi - Hiệu quả nhất khi dùng bộ điều khiển vi chương trình 4.1. Ki n trúc RISC và CISCế 4.1.1. Ki n trúc CISCế CH NG 4: M T S KI N TRÚC HI N Đ IƯƠ Ộ Ố Ế Ệ Ạ + Kiến trúc CISC: 4.1. Ki n trúc RISC và CISCế 4.1.1. Ki n trúc CISC ế CH NG 4: M T S KI N TRÚC HI N Đ IƯƠ Ộ Ố Ế Ệ Ạ + Kiến trúc CISC: - Chọn các kiểu ô nhớ - ô nhớ và ô nhớ - thanh ghi - Sử dụng những lệnh phức tạp, mỗi lệnh chiếm nhiều chu kỳ máy - Sử dụng nhiều kiểu định vị - Ít hoặc không có đường ống - Các lệnh đều có thể tham chiếu bộ nhớ 4.1. Ki n trúc RISC và CISCế 4.1.2. Ki n trúc RISC (Reduced Instruction Set Computer)ế CH NG 4: M T S KI N TRÚC HI N Đ IƯƠ Ộ Ố Ế Ệ Ạ + Cuối những năm 1970, đầu những năm 1980: - Tiến bộ trong lĩnh vực mạch tích hợp (IC) - Tiến bộ trong kỹ thuật dịch chương trình  CT dịch đã biết sử dụng các thanh ghi  Sử dụng ô nhớ cho vi CT hay CT không có sự khác biệt đáng kể Máy tính với tập lệnh rút gọn RISC 4.1. Ki n trúc RISC và CISCế 4.1.2. Ki n trúc RISC (Reduced Instruction Set Computer)ế CH NG 4: M T S KI N TRÚC HI N Đ IƯƠ Ộ Ố Ế Ệ Ạ + Kiến trúc RISC: - Tập lệnh gồm các lệnh có chiều dài cố định, có dạng đơn giản, dễ giải mã - Dùng kiểu thực hiện lệnh thanh ghi - thanh ghi - Mỗi lệnh thực hiện trong một chu kỳ máy Sử dụng kỹ thuật đường ống một cách thích hợp - Các lệnh LOAD/STORE mới truy nhập bộ nhớ 4.1. Ki n trúc RISC và CISCế 4.1.2. Ki n trúc RISC (Reduced Instruction Set Computer)ế CH NG 4: M T S KI N TRÚC HI N Đ IƯƠ Ộ Ố Ế Ệ Ạ + Kiến trúc RISC: 4.1. Ki n trúc RISC và CISCế 4.1.2. Ki n trúc RISC (Reduced Instruction Set Computer)ế CH NG 4: M T S KI N TRÚC HI N Đ IƯƠ Ộ Ố Ế Ệ Ạ + Mạch xử lý RISC có các tính chất: - Có một số ít lệnh (thông thường dưới 100 lệnh) - Có một số ít dạng lệnh (một hoặc hai) - Các lệnh đều có cùng chiều dài - Có nhiều thanh ghi để giảm bớt thâm nhập bộ nhớ - Chỉ có lệnh ghi hay đọc ô nhớ mới thâm nhập bộ nhớ - Có một số ít các kiểu định vị (tức thời, gián tiếp) [...]...CHƯƠNG 4: MỘT SỐ KIẾN TRÚC HIỆN ĐẠI 4. 1 Kiến trúc RISC và CISC 4. 1.2 Kiến trúc RISC (Reduced Instruction Set Computer) + Mạch xử lý RISC có các ưu điểm: - Diện tích dùng cho bộ điều khiển giảm - Tốc độ tính toán cao - Thời gian thiết kế bộ điều khiển giảm - Bộ điều khiển đơn giản và gọn, giảm rủi ro mắc phải CHƯƠNG 4: MỘT SỐ KIẾN TRÚC HIỆN ĐẠI 4. 1 Kiến trúc RISC và CISC 4. 1.2 Kiến trúc RISC... các BXL vào cùng một vùng nhớ được giải quyết bới bộ nhớ đệm + Kiểu lập trình là sự mở rộng của kiểu đơn BXL CHƯƠNG 4: MỘT SỐ KIẾN TRÚC HIỆN ĐẠI 4. 3 Đa bộ xử lý và đa máy tính 4. 3.2 Đa máy tính + Tất cả bộ nhớ và thiết bị vào ra là độc lập + Di chuyển dữ liệu trong mạng liên kết chậm + Kiểu lập trình là sự mở rộng của kiểu đơn BXL CHƯƠNG 4: MỘT SỐ KIẾN TRÚC HIỆN ĐẠI 4. 4 Lập trình song song và các thuật... P000 5 1 P001 CHƯƠNG 4: MỘT SỐ KIẾN TRÚC HIỆN ĐẠI 4. 2 Mạng liên kết trong (Interconnection Network) 4. 2.2 Các loại cấu hình tôpô của mạng liên kết * Mạng liên kết hình sao: * Mạng liên kết hình cây: CHƯƠNG 4: MỘT SỐ KIẾN TRÚC HIỆN ĐẠI 4. 2 Mạng liên kết trong (Interconnection Network) 4. 2.2 Các loại cấu hình tôpô của mạng liên kết Kiến trúc song song Năm sản xuất Loại máy tính Số BXL và cấu hình tôpô... trình tính toán là chính xác + Ví dụ: S1: A := B + C S2: B := A + E CHƯƠNG 4: MỘT SỐ KIẾN TRÚC HIỆN ĐẠI 4. 4 Lập trình song song và các thuật toán song song 4. 4.1 Lập trình song song * Sự phụ thuộc dữ liệu và đồ thị ưu tiên: + Phân tích các phụ thuộc: - S1 tính giá trị biến A và biến này được S2 và S3 sử dụng ⇒ Có sự phụ thuộc S2, S3 vào S1 (ký hiệu là d1, d2) d1 S1 S2 d2 S3 CHƯƠNG 4: MỘT SỐ KIẾN TRÚC HIỆN... hệ phân tán - Thiếu một số đặc tính:  Hỗ trợ cơ chế đệ quy  Định nghĩa kiểu dữ liệu hay con trỏ - Một hành động có thể thực hiện song song ⇒ tiến trình CHƯƠNG 4: MỘT SỐ KIẾN TRÚC HIỆN ĐẠI 4. 4 Lập trình song song và các thuật toán song song 4. 4.1 Lập trình song song * Sự phụ thuộc dữ liệu và đồ thị ưu tiên: + Quyền ưu tiên: mức độ phụ thuộc tính toán của câu lệnh + Quan hệ ưu tiên tính toán trong xử... cao 4 Các lệnh được dịch bởi vi chương trình Các lệnh được thực hiện bởi phần cứng 5 Các lệnh có chiều dài khác nhau Các lệnh có chiều dài cố định 6 Có nhiều kiểu và dạng lệnh Có ít dạng lệnh CHƯƠNG 4: MỘT SỐ KIẾN TRÚC HIỆN ĐẠI 4. 2 Mạng liên kết trong (Interconnection Network) 4. 2.1 Định nghĩa + Trong các kiến trúc song song: - Đa bộ xử lý chia sẻ bộ nhớ - Đa bộ xử lý đa bộ nhớ CHƯƠNG 4: MỘT SỐ KIẾN TRÚC... song 4. 4.1 Lập trình song song + Trong môi trường lập trình tuần tự: - Một CT thực hiện trên cùng một tập dữ liệu cho ra cùng một kết quả - CT thực hiện sẽ tạo ra 1 tiến trình bên trong hệ thống mà người sử dụng không quan sát được - Mỗi câu lệnh thực hiện không gây trở ngại cho các câu lệnh khác trong CT CHƯƠNG 4: MỘT SỐ KIẾN TRÚC HIỆN ĐẠI 4. 4 Lập trình song song và các thuật toán song song 4. 4.1 Lập... sung thêm đặc tính con trỏ  Nhiều kiểu dữ liệu được định nghĩa bởi người dùng - Hỗ trợ mở rộng khả năng tính toán mảng CHƯƠNG 4: MỘT SỐ KIẾN TRÚC HIỆN ĐẠI 4. 4 Lập trình song song và các thuật toán song song 4. 4.1 Lập trình song song * Một số ngôn ngữ lập trình (NNLT) song song: + OCCAM (Inmos Company phát triển năm 1988): - Lập trình cho các hệ thống nhiều máy tính kết nối với nhau hoặc các hệ phân tán... ILLIAC IV 1972 SIMD 64, tuyến tính DAP 19 74 SIMD 40 96, theo dàn MPP 1980 SIMD 163 84, siêu khối Cyber 1983 MIMD 16, hình vòng xuyến IPSC/1 1985 MIMD 128, siêu khối IPSC/2 1987 MIMD 128, siêu khối Cray 1 1976 Vector 1 Cray 2 1985 Vector 4 Intel Wrap 1990 Vector 50 CHƯƠNG 4: MỘT SỐ KIẾN TRÚC HIỆN ĐẠI 4. 3 Đa bộ xử lý và đa máy tính 4. 3.1 Đa bộ xử lý + Các BXL chia sẻ bộ nhớ và các thiết bị vào ra + Các tác... đồng bộ hóa và điều khiển sự tương tác giữa các tiến trình - Tạo và lập lịch cho các tiến trình - Người lập trình có thể “nhìn thấy” quá trình thực hiện CT Tận dụng khả năng tính toán của các BXL: - Phát triển các ngôn ngữ lập trình - Xây dựng các chương trình dịch đủ mạnh CHƯƠNG 4: MỘT SỐ KIẾN TRÚC HIỆN ĐẠI 4. 4 Lập trình song song và các thuật toán song song 4. 4.1 Lập trình song song * Một số ngôn ngữ . bộ điều khiển vi chương trình 4. 1. Ki n trúc RISC và CISCế 4. 1.1. Ki n trúc CISCế CH NG 4: M T S KI N TRÚC HI N Đ IƯƠ Ộ Ố Ế Ệ Ạ + Kiến trúc CISC: 4. 1. Ki n trúc RISC và CISCế 4. 1.1. Ki n trúc. Ế TÍNH VÀ H ĐI U Ệ Ề HÀNH 4. 1. Ki n trúc RISC và CISCế 4. 2. M ng liên k t trong (Interconnection Networks)ạ ế CH NG 4: ƯƠ M T S KI N TRÚC HI N Đ IỘ Ố Ế Ệ Ạ 4. 3. Đa b x lý và đa máy tính ử 4. 4 giảm độ dài các chương trình 4. 1. Ki n trúc RISC và CISCế 4. 1.1. Ki n trúc CISCế CH NG 4: M T S KI N TRÚC HI N Đ IƯƠ Ộ Ố Ế Ệ Ạ + Kiến trúc CISC: - Chọn các kiểu ô nhớ - ô nhớ và ô nhớ - thanh