Кафедра кибернетики и вычислительной техники.
Отчёт по лабораторной работе № 2 по дисциплине: "Вычислительные системы" на тему: " ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ КОНВЕЙЕРНЫХ ВС "
Цель работы: Ознакомление с принципом реализации конвейерных вычислительных систем, освоение методов подготовки задач для конвейера процессоров и приобретение навыков оценки эффективности конвейерных ВС.
Ход работы:
|
Вариант |
α |
b |
Арифметическое выражение |
|
22 |
2 |
5 |
(a + b + c)(d + e/f)(hk + g) m |
Трудоёмкость операции сложения tc=1;
Трудоёмкость операции умножения tu=α.tc;
Трудоёмкость операции умножения td=b.tu;
1 2 3 4 5 6 7 8 9
(a + b + c)(d + e/f)(hk + g) m
Оценим эффективность конвейерной ВC ЯПФ данного выражения реализованной на двухпроцессорной параллельной ВС в синхронном режиме.
 |
Для данной ЯПФ, можно записать следующий вектор х исходных данных: x = (a, b, c, d, e, f, g, h, k, m);
вектор-функция, реализующий ярус 0 выглядит так,
f1(x) = (a/b, c/d, e, f, g, h, k, m) ,
или, используя обозначения ЯПФ: 01 = a/b, 02 = c/d,
f1(x) = (01, 02, e, f, g, h, k, m) ;
время реализации 0-го яруса t1 = 5.
Далее, для яруса 1 получим следущую вектор-функцию:
f2(f1) = (11, 12, g, h, k, m) ,
и длительность операции f2 равна t2 = 5. Ярус 2 реализуется вектор – функцией
f3(f2) = (21, 22, k, m)
с длительностью t3 = 5. Ярус 3 реализуется вектор – функцией f4(f3) = (31, 32)
с длительностью t4 = 1, и, наконец, ярус 4 реализуется скалярной функцией
f5(f4) = f5(41) = F(x)
с длительностью t4 = 3.
Таким образом, время tп последовательной реализации ярусов ЯПФ равно
.
Теперь можно определить такт, tк, конвейера:
.
Коэффициент ускорения конвейера в данном случае, не может превышать величины
К = 19/5 = 3,8 .
|
Такт |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Функция |
|||||
|
f1 |
f1(x1) |
f1(x2) |
f1(x3) |
f1(x4) |
f1(x5) |
|
f2 |
f2(f1(x1)) |
f2(f1(x2)) |
f2 (f1(x3)) |
f2 (f1(x4)) |
|
|
f3 |
f3(f2 (f1(x1))) |
f3(f2(f1(x2))) |
f3(f2(f1(x3))) |
||
|
f4 |
f4(f3(f2(f1(x2)))) |
f4(f3(f2(f1(x2)))) |
|||
|
Выход F(x) |
F(x1) |
Далее, определим структуру конвейера. Если для каждого яруса ЯПФ назначить специализированный процессор, тогда загрузка ВС составит величину
r = K/n = 3,8/5 = 0,76.
Однако характеристики конвейера можно улучшить, если для операций ярусов 3 и 4 ЯПФ назначить один процессор, Пр4. Он исполнит все эти операции за t3 = 4, т. е. в пределах такта конвейера, и в то же время загрузка конвейера возрастет до величины
r = К/4 = 0,95
при том же самом коэффициенте ускорения.
Выводы: В ходе лабораторной работы получена 4 - процессорная конвейерная ВС со следующй структурой:
 |
Рисунок 2. Структурная схема
Длительность такта конвейера равна 5, коэффициент ускорения по отношению к последовательной реализации ЯПФ равен 3,8, загрузка конвейера - 0,95.
Однако, если рассматривать отношение времени реализации данной задачи на ВС класса ОКОД к времени реализации на конвейерной ВС, то получим абсолютный коэффициент ускорения равный 19/4=4,75(c).