KIẾN TRÚC CÁC HỆ THỐNG TÍNH TOÁN - CHƯƠNG 1

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:88

Thêm vào BST

Báo xấu

137
lượt xem 38
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TÍNH TOÁN Giúp sinh viên: Nắm được những nguyên tắc cơ bản của xử lý song song và thực hiện cơ chế song song trong các hệ tính toán khác nhau Làm quen với các đặc điểm về hiệu suất và hiệu năng của hệ thống song song, các điểm đặc biệt trong việc thực hiện các giải thuật song song trên các hệ thống tính toán. Nắm được khái niệm về các lớp hệ thống tính toán song song hiện đại....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: KIẾN TRÚC CÁC HỆ THỐNG TÍNH TOÁN - CHƯƠNG 1

KIẾN TRÚC CÁC HỆ THỐNG TÍNH TOÁN Nguyễn Phú Bình Trần Trung Kiên Bộ môn KTMT - Khoa CNTT Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội 1
Lưu ý của tác giả  Không được tự ý sao chép hay quảng bá bài giảng này khi chưa được sự đồng ý của các tác giả.  Địa chỉ liên hệ của các tác giả: Nguyễn Phú Bình Email: ngphubinh@yahoo.com Mobile: 0983533925 Website: http://phubinh.vicosoft.com/ktmt Trần Trung Kiên Email: trankien_bk@yahoo.com Mobile: 0914919392 Bộ môn Kỹ thuật Máy tính Khoa Công nghệ Thông tin Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội C1- P322, Tel: 8696125 Website: http://ktmt.shorturl.com 2
Mục đích của môn học  Giúp sinh viên: Nắm được những nguyên tắc cơ bản của xử lý song song và  thực hiện cơ chế song song trong các hệ tính toán khác nhau Làm quen với các đặc điểm về hiệu suất và hiệu năng của hệ  thống song song, các điểm đặc biệt trong việc thực hiện các giải thuật song song trên các hệ thống tính toán. Nắm được khái niệm về các lớp hệ thống tính toán song song  hiện đại. 3
Yêu cầu của môn học  Yêu cầu sinh viên cần phải có kiến thức về Kiến trúc máy tính, Vi xử lý và Hệ điều hành.  Kết thúc môn học sinh viên cần phải: Nắm được các kiểu cấu trúc cơ bản của các hệ thống tính  toán hiện đại hiệu năng cao, sơ đồ phân loại các hệ thống tính toán song song, nguyên tắc tổ chức và các chức năng của chúng. Biết cách tiến hành so sánh các hệ thống tính toán hiện đại và  ứng dụng chúng để giải quyết các lớp bài toán khác nhau. Nắm được khái niệm về sự phát triển của các hướng nghiên  cứu cơ bản trong lĩnh vực kiến trúc hệ thống tính toán. 4
Tài liệu tham khảo  Hesham El-Rewini, Mostafa Abd-El-Barr, Advanced Computer Architecture And Parallel Processing, John Wiley & Sons, Inc., 2005.  Ananth Grama, Anshul Gupta, George Karypis, Vipin Kumar, Introduction to Parallel Computing, Addison Wesley, 2003. 5
Kiến trúc các hệ thống tính toán Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TÍNH TOÁN Nguyễn Phú Bình – Trần Trung Kiên Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Công nghệ Thông tin Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 6
Nội dung chương 1 1.1. Sự phát triển của máy tính và kiến trúc song song 1.2. Các mức song song của hệ thống 1.3. Hiệu năng của hệ thống song song 1.4. Phân loại các hệ thống song song 1.5. Các hệ thống song song hiện đại 7
1.1. Sự PT của MT và kiến trúc song song  Từ khi ra đời cho đến nay, máy tính điện tử đã phát triển qua 4 thế hệ: Thế hệ 1: Máy tính dùng đèn điện tử chân không (1946 -  1955) Thế hệ 2: Máy tính dùng transistor (1956-1965)  Thế hệ 3: Máy tính dùng vi mạch tích hợp (1966-1980)  Thế hệ 4: Máy tính dùng vi mạch tích hợp VLSI (1981-nay)  8
Thế hệ 1: Máy tính dùng đèn điện tử  1946: John Mauchley và J.Presper Eckert chế tạo ra ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) - máy tính điện tử đa năng đầu tiên: Gồm gần 18000 đèn điện tử chân không và 1500 rơle điện tử  Nặng 30 tấn, chiếm diện tích 170m2, tiêu thụ 170KW  Có 20 thanh ghi, mỗi thanh ghi chứa được 1 số thập phân 10  chữ số Xử lý số ở hệ thập phân  Bộ nhớ chỉ lưu trữ dữ liệu  Hoạt động bằng cách thiết lập vị trí của các công tắc và các  cáp nối 9
Đèn điện tử chân không 10
Máy ENIAC 11
Thiết kế của von Neumann/Turing  Dựa trên ý tưởng chương trình được lưu trữ (stored- program concept)  Bộ nhớ chính chứa chương trình và dữ liệu  ALU thực hiện các phép toán với số nhị phân  Đơn vị điều khiển giải mã lệnh từ bộ nhớ và thực hiện  Đơn vị điều khiển điều khiển hoạt động của các thiết bị vào-ra  Trở thành mô hình cơ bản của các thế hệ máy tính sau này 12
Kiến trúc Von Neumann Kiến trúc Von Neumann Máy IAS (1947-1952) do Von Neumann thiết kế 13
Thế hệ 2: Máy tính dùng Transistor  1947: John Bardeen, Walter Brattain và William Shockley phát minh ra transistor ở Bell Labs (Mỹ).  Các máy tính thế hệ này nhanh hơn, nhỏ gọn hơn và tiêu thụ điện năng ít hơn so với thế hệ trước. 14
Một số máy tính thế hệ 2  Công ty DEC (Digital Equitment Corporation): 1960: máy PDP-1 (Programmed Data Processor-1)   Máy tính mini đầu tiên.  Thời gian chu trình lệnh 5s (=½ IBM 7090 – nhanh nhất lúc đó)  Trị giá 120000$ (IBM 7090 trị giá hàng triệu $)  Công ty CDC (Control Data Corporation): 1964: chế tạo máy CDC 6600   Siêu máy tính đầu tiên, nhanh hơn IBM 7094  CPU gồm các đơn vị chức năng có khả năng chạy song song  Gồm cả một số minicomputer chuyên xử lý vào-ra  Thực hiện được 10 triệu lệnh/s  Trị giá 10 triệu USD 15
Máy PDP-1 và CDC 6600 16
Thế hệ 3: Máy tính dùng mạch tích hợp  Mạch tích hợp (Integrated Circuit – IC) hay còn gọi là vi mạch, là các chip bán dẫn trong đó chứa các transistor và các linh kiện khác. khuôn Tấm chắn Vỏ (package) 17
Quy trình chế tạo IC Layout của các lớp vi mạch Sản xuất Cưa wafer Đóng vỏ In li-tô wafer thành khuôn cho khuôn 18
Công nghệ mạch tích hợp  Cho phép xây dựng các siêu máy tính mạnh hơn 1976: CRAY-1 do Cray Research Corporation thiết kế   Thực hiện được 160 triệu lệnh/s  Có đến 8MB bộ nhớ  Bộ vi xử lý (microprocessor) – CPU được chế tạo trên 1 chip ra đời (1971: Intel 4004 – bộ vi xử lý 4 bit) 19
Siêu máy tính CRAY-1 20