Исследование принципов конвейерной обработки

ОсновнойтекстсотступомОсновнойтекстсотступомРисунокснизуОбычныйСписокМаркированныйсписокРисуноксверхуЛабораторная работа №1
Исследование принципов конвейерной обработки

Краткая теория

Цель работы. Изучение принципов конвейерной обработки с помощью простейшей имитационной модели.   Максимальная производительность современных процессоров и ЭВМ определяется, в первую очередь, уровнем развития…

Описание лабораторной установки

1. Варьировать количество команд в последовательности от 3 до 10 (по умолчанию их 3). 2. Изменять количество тактов любой микрооперации в диапазоне от 1 до 30. По… 3. Установить один из двух режимов моделирования: непрерывно или по тактам. По умолчанию моделирование осуществляется…

Порядок выполнения лабораторной работы

1. Знакомство со всеми разделами руководства. 2. Получение у преподавателя задания на исследование конвейера с различными… 3. Исследование заданного конвейера.

Содержание отчета о выполненной работе

 

Отчет должен содержать следующее:

1. Название и цель работы.

2. Исходные данные.

3. Графики зависимостей, полученных на ЭВМ (по указанию преподавателя ).

4. Выводы об эффективных режимах работы конвейера.

 

Контрольные вопросы

 

1. Назовите основные методы повышения производительности современных вычислительных систем.

2. Какое количество обрабатывающих устройств необходимо для организации работы конвейера?

3. Как влияет количество команд в последовательности на эффективность работы конвейера?

4. Как влияет изменение длительностей микроопераций в последовательности команд на эффективность работы конвейера?

5. При каком соотношении длительностей микроопераций работа конвейера наиболее эффективна?

6. Как влияет на эффективность работы конвейера изменение длительности первой микрооперации?

7. Как влияет на эффективность работы конвейера изменение длительности последней микрооперации?

8. Как влияет на эффективность работы конвейера изменение длительности одной из средних микроопераций команды?

9. Какой основной прием используется для согласования скоростей работы различных устройств конвейера?

10. Сформулируйте предложения по наиболее эффективной организации работы конвейера с предложенным Вам набором команд.

 

 

Лабораторная работа №2 Исследование конфликтов в работе конвейера

 

Краткая теория

Цель работы. Изучение влияния различных конфликтов на эффективность конвейерной обработки.   Одним из основных способов построения высокопроизводительных систем, как известно, является распараллеливание…

Описание лабораторной установки

Лабораторная работа выполняется на ПЭВМ типа IBM, работающей в среде Windows XP/NT. В ней используется та же программа имитационного моделирования,… 1. Варьировать количество команд в последовательности от 3 до 10 (по умолчанию… 2. Изменять количество тактов любой микрооперации в диапазоне от 1 до 30. По умолчанию эти значения равны единице.

Порядок выполнения лабораторной работы

1. Знакомство со всеми разделами руководства. 2. Получение у преподавателя задания на исследование конвейера с различными… 3. Исследование заданного конвейера.

A) С одинаковым количеством команд, одинаковыми длительностями микроопераций и изменяющимся положением начала «пузыря» в конвейере.

b) С одинаковым количеством команд, изменяющейся длительностью первой микрооперации и постоянным положением начала «пузыря» в конвейере.Пределы… c) С одинаковым количеством команд, изменяющейся длительностью последней… d) С одинаковым количеством команд, изменяющейся длительностью одной из средних микроопераций и постоянным положением…

Содержание отчета о выполненной работе

 

Отчет должен содержать следующее:

1. Название и цель работы.

2. Исходные данные.

3. Графики зависимостей, полученных на ЭВМ (по указанию преподавателя).

4. Выводы об эффективных режимах работы конвейера и влиянии положения и длительности «пузыря» на производительность конвейера.

 

Контрольные вопросы

 

1. Какое количество обрабатывающих устройств необходимо для функционирования конвейера?

2. Какие типы конфликтов в конвейере Вы знаете?

3. Как устраняются структурные конфликты в конвейере?

4. Какие методы устранения конфликтов по данным вы знаете?

5. Как влияет количество команд в последовательности на эффективность работы конвейера?

6. Как устраняются конфликты по управлению в конвейере?

7. Как влияет на эффективность работы конвейера наличие «пузыря»?

8. Как влияет на эффективность работы конвейера изменение положения «пузыря»?

9. Как влияет на эффективность работы конвейера изменение длительности микроопераций при постоянном положении начала «пузыря»?

10. Сформулируйте предложения по наиболее эффективной организации работы конвейера с предложенным Вам набором команд.

 

 

Лабораторная работа №3

Исследование принципов мультиконвейерной обработки

Краткая теория

Цель работы. Изучение принципов мультиконвейерной обработки с помощью простейшей имитационной модели.   Исследования, проведенные в лабораторных работах № 1 и 2, показывают, что при эффективной организации работы конвейера…

Описание лабораторной установки

1. Варьировать количество команд в последовательности от 100 до 500 (по умолчанию их 100). 2. Включать в структуру только короткие конвейеры или добавлять к ним длинные.… 3. Изменять количество конвейеров обоих типов от 1 до 10.

Порядок выполнения лабораторной работы

1. Знакомство со всеми разделами руководства. 2. Получение у преподавателя задания на исследование системы с различными… 3. Исследование заданной мультиконвейерной структуры.

Содержание отчета о выполненной работе

 

Отчет должен содержать следующее:

1. Название и цель работы.

2. Исходные данные.

3. Общую структуру исследованной в работе мультиконвейерной системы.

4. График зависимости средней длительности выполнения команды от длины программы.

5. Семейство графиков зависимостей среднего времени выполнения команды от количества конвейеров каждого типа.

6. Семейство графиков зависимостей средней длительности выполнения команды от длины промежутка между длинными командами в программе.

7. Выводы об оптимальной архитектуре и эффективных режимах работы системы и их зависимости от структуры выполняемой программы.

 

Контрольные вопросы

 

1. Какое минимальное время выполнения команды можно получить с помощью одного конвейера, и при каких условиях?

2. Как влияет количество конвейерных устройств на производительность системы?

3. Как влияет использование конвейерных устройств разных типов на производительность системы?

4. Что дает использование длинных конвейеров?

5. Как влияет длина программы на производительность системы?

6. Зависит ли производительность системы от типов команд программы?

7. Как влияет чередование длинных и коротких команд на производительность системы?

8. Какая структура программы наиболее просто реализуется исследованной Вами системой?

9. Какой из известных Вам типов процессоров имеет конвейеры, подобные тем, которые изучались в лабораторной работе?

10. Сформулируйте предложения по наиболее эффективной организации работы мультиконвейерной системы с предложенным Вам набором команд.

 

Лабораторная работа №4

Исследование конфликтов в мультиконвейерных системах

 

Краткая теория

Цель работы. Изучение влияния различных конфликтов на эффективность функционирования мультиконвейера.   В предыдущей работе отмечалось, что современные микропроцессоры, как правило, имеют несколько конвейерных устройств…

Описание лабораторной установки

1. Варьировать количество команд в последовательности от 100 до 500 (по умолчанию их 100). 2. Включать в структуру только короткие конвейеры или добавлять к ним длинные.… 3. Изменять количество конвейеров обоих типов от 1 до 10.

Порядок выполнения лабораторной работы

1. Знакомство со всеми разделами руководства. 2. Получение у преподавателя задания на исследование системы с различными… 3. Исследование заданной мультиконвейерной структуры.

Содержание отчета о выполненной работе

 

Отчет должен содержать следующее:

1. Название и цель работы.

2. Исходные данные.

3. Общую структуру исследованной в работе мультиконвейерной системы.

4. Семейство графиков зависимостей среднего времени выполнения команды от количества операций, между которыми находятся связки, для одного и нескольких коротких конвейеров.

5. Семейство графиков зависимостей среднего времени выполнения команды от количества операций, между которыми находятся связки, для одного короткого и одного длинного конвейеров.

6. Семейство графиков зависимостей среднего времени выполнения команды от количества операций, между которыми находятся операции работы с памятью, для одного и нескольких коротких конвейеров.

7. Семейство графиков зависимостей среднего времени выполнения команды от количества операций, между которыми находятся операции работы с памятью, для одного короткого и одного длинного конвейеров и различных процентных соотношений команд записи и чтения.

8. Выводы об оптимальной архитектуре и эффективных режимах работы системы и их зависимости от структуры выполняемой программы.

 

Контрольные вопросы

 

1. Какие типы конфликтов в конвейере Вы знаете?

2. Как устраняются структурные конфликты в конвейере?

3. Какие методы устранения конфликтов по данным вы знаете?

4. Как влияет количество команд в последовательности на эффективность работы конвейера?

5. Как влияют конфликты по данным на эффективность работы одного короткого конвейера?

6. Как влияют конфликты по данным на эффективность работы нескольких коротких конвейеров?

7. Как влияет порядок следования связанных команд на эффективность работы одного короткого конвейера?

8. Как влияет порядок следования связанных команд на эффективность работы нескольких коротких конвейеров?

9. Как влияет порядок следования связанных команд на эффективность работы системы коротких и длинных конвейеров?

10. Как влияет порядок следования команд работы с памятью на эффективность работы системы?

11. Как влияет процентное соотношение команд записи и чтения на эффективность работы системы?

12. Сформулируйте предложения по наиболее эффективной организации работы конвейера с предложенным Вам набором команд.

 

Лабораторная работа №5

Изучение особенностей работы суперскалярных микропроцессоров

Краткая теория

Цель работы. Изучение особенностей работы типичного микропроцессора.   В настоящее время, помимо мультиконвейерной обработки, широко используется суперконвейризация, которая увеличивает…

Описание лабораторной установки

· кэш-память первого уровня; · блок выборки; · блок дешифрации;

Порядок выполнения лабораторной работы

1. Знакомство со всеми разделами руководства. 2. Получение у преподавателя задания на исследование процессора с различными… 3. Исследование заданной мультиконвейерной структуры.

Содержание отчета о выполненной работе

 

Отчет должен содержать следующее:

1. Название и цель работы.

2. Исходные данные.

3. Общую структуру исследованного в работе суперскалярного процессора.

4. Семейство графиков зависимостей среднего времени выполнения команды от общего количества операций для разных составов исследованных смесей.

5. Семейство графиков зависимостей среднего времени выполнения команды от количества операций для разных количеств команд в теле условной структуры.

6. Выводы об эффективных режимах работы суперскалярного процессора и их зависимости от структуры выполняемой программы.

 

Контрольные вопросы

 

1. Какие типы структур современных микропроцессоров существуют и чем они отличаются?

2. Какие основные устройства входят в состав суперскалярного микропроцессора?

3. Какие функции выполняет станция-резервуар?

4. Зачем выполняется переименование регистров?

5. Для чего нужен буфер восстановления последовательности?

6. Как устраняются структурные конфликты в конвейере?

7. Какие методы устранения конфликтов по данным вы знаете?

8. Как устраняются конфликты по управлению в конвейере?

9. К чему приводит увеличение количества команд с плавающей точкой в общей смеси?

10. К чему приводит увеличение количества команд целочисленной арифметики в общей смеси?

11. К чему приводит увеличение количества команд условного перехода в общей смеси?

12. К чему приводит увеличение количества команд в теле условного перехода?

13. Какая структура программы, по Вашему мнению, является оптимальной для исследованного Вами микропроцессора?

 

Лабораторная работа №6

Исследование типовых структур кэш-памяти

Краткая теория

Цель работы. Изучение с помощью простейшей имитационной модели типовых структур и особенностей взаимодействия кэш и оперативной памяти современных…   Память — совокупность устройств, служащих для приема, хранения и выдачи данных в центральный процессор или внешнюю…

Организация кэш-памяти

Основная задача кэш-памяти – согласование работы быстрого процессора и медленной основной памяти. Кэш-память исполняет роль буфера между ОП и… В связи с этим возникает проблема замены какой-либо строки в кэше на новую… В современных вычислительных системах используются три типа организации кэш-памяти:

Особенности записи и замещения информации в кэш-памяти. Когерентность кэш-памяти

Обращение по чтению можно начинать сразу и к КЭШ, и к оперативной памяти. Тогда, если информация отсутствует в КЭШе, к моменту установления этого… При обращении по записи используется два метода: запись производится только в… Алгоритм обратной записи WB более быстрый. Передача информации в ОЗУ производится только тогда, когда на место данной…

Описание лабораторной установки

Имитационная модель воспроизводит процесс выполнения команд обращения к памяти (чтения и записи). Основное внимание уделено визуализации процессов… Исходными данными для моделирования являются: - количество команд обращения к памяти;

Порядок выполнения лабораторной работы

1. Знакомство со всеми разделами руководства. 2. Получение у преподавателя задания на исследование архитектур КЭШ-памяти,… 3. Исследование заданных архитектур КЭШ-памяти.

Содержание отчета о выполненной работе

 

Отчет должен содержать следующее:

1. Название и цель работы.

2. Исходные данные.

3. Общую структуру исследованной в работе подсистемы «Оперативная память – КЭШ».

4. Семейство графиков зависимостей среднего времени выполнения команды и количества кэш-промахов от варьированных в работе параметров.

5. Выводы об эффективных режимах работы подсистемы «Оперативная память – КЭШ».

 

Контрольные вопросы

 

1.Какую структуру имеет память современных вычислительных систем?

2.Какие типы КЭШ-памяти Вы знаете?

3.Что такое КЭШ-промах?

4.Какие существуют способы записи информации в кэш?

5.Какие алгоритмы замещения строк в кэш Вы знаете?

6.Что такое когерентность КЭШ-памяти?

7.Как влияет на характеристики работы подсистемы объем КЭШ-памяти?

8.Как влияет на характеристики работы подсистемы количество каналов множественно ассоциативной КЭШ-памяти?

9.Как влияет на характеристики работы подсистемы время выполнения операций записи и чтения?

10.Как влияет на характеристики работы подсистемы процентный состав операций записи и чтения в выполняемой программе?

11.Какой из исследованных Вами типов КЭШ-памяти дает меньше кэш-промахов?

12.Какой из исследованных Вами типов КЭШ-памяти имеет лучшие характеристики?

13.Как влияет на характеристики работы подсистемы количество команд обработки массива в цикле?

14.Как влияет на характеристики работы подсистемы количество повторений цикла обработки массива?

15.Какой из исследованных Вами методов замещения имеет лучшие характеристики?

Лабораторная работа №7

Исследование типовых структур памяти многопроцессорных систем

Краткая теория

Цель работы. Изучение с помощью простейшей имитационной модели типовых структур и особенностей взаимодействия памяти разного уровня современных…   По способу организации памяти все многомашинные и многопроцессорные вычислительные системы делятся на два класса:

Описание лабораторной установки

Лабораторная работа выполняется на ПЭВМ типа IBM, работающей в среде Windows 98/2000 и выше. Программа имитационного моделирования составлена на… Рис . 7.3. Общая структура крупномасштабной мультипроцессорной ВС с…  

Порядок выполнения лабораторной работы

1. Знакомство со всеми разделами руководства. 2. Получение у преподавателя задания на исследование архитектур КЭШ-памяти,… 3. Исследование заданных архитектур КЭШ-памяти.

Содержание отчета о выполненной работе

 

Отчет должен содержать следующее:

1. Название и цель работы.

2. Исходные данные.

3. Общую структуру исследованной в работе многопроцессорной системы.

4. Семейство графиков зависимостей среднего времени выполнения команды, коэффициента загрузки шины и количества кэш-промахов от варьированных в работе параметров.

5. Выводы об эффективных режимах работы многопроцессорной системы.

Контрольные вопросы

 

1. На какие классы делятся вычислительные системы по способу организации памяти?

2. Как обеспечивается когерентность памяти в многопроцессорных системах?

3. Что такое протоколы наблюдения?

4. Как влияет на производительность многопроцессорной системы количество процессоров?

5. Как влияет на производительность многопроцессорной системы наличие кэш-памяти и ее емкость?

6. Как влияет на производительность многопроцессорной системы наличие локальной памяти и ее емкость?

7. Как влияет на характеристики многопроцессорной системы количество команд обращения памяти в программе?

8. Как влияет на характеристики многопроцессорной системы время выполнения команд обращения памяти в программе?

9. Какие параметры кэш и оперативной памяти являются оптимальными для исследованной в работе структуры?

10. Какие параметры кэш и локальной памяти являются оптимальными для исследованной в работе структуры?

11. Какие параметры памяти всех трех типов являются оптимальными для исследованной в работе структуры?

12. Какое число процессоров и параметры памяти всех трех типов являются оптимальными для исследованной в работе структуры?

 

Лабораторная работа №8

Исследование конфликтов в работе многопроцессорной системы

Краткая теория

Цель работы. Изучение с помощью простейшей имитационной модели различных конфликтов, возникающих в центральной части многопроцессорной… Многопроцессорные вычислительные системы строятся, как правило, на основе…  

Описание лабораторной установки

Лабораторная работа выполняется на ПЭВМ типа IBM, работающей в среде Windows XP/NT. В ней используется программа имитационного моделирования… 1. Варьировать количество задач, решаемых системой, от 3 до 10. 2. Изменять для всех задач одновременно или для каждой в отдельности соотношение длительностей этапов счета и…

Порядок выполнения лабораторной работы

  1. Знакомство со всеми разделами руководства. 2. Получение у преподавателя задания на исследование системы с различными параметрами устройств, потока задач и…

Содержание отчета о выполненной работе

 

Отчет должен содержать следующее:

1. Название и цель работы. Исходные данные.

2. Графики зависимостей:

1) для режима 1,а) - зависимость суммарного коэффициента загрузки от количества задач;

2) для режимов b - зависимости

a) суммарного времени занятости и ожидания процессоров;

b) суммарного коэффициента загрузки и

c) количества конфликтов

от соотношения длительностей этапов счета и обращения к ОЗУ:

· при одинаковых характеристиках задач - для класса задач;

· при разных характеристиках задач в группе - для каждой задачи из группы;

· при разных характеристиках всех задач - для отдельных задач (по указанию преподавателя).

 

3. Выводы об эффективных режимах работы исследуемой системы.

4. Результаты поиска информации в Internet.

 

Контрольные вопросы

1. Назовите основные методы повышения производительности современных вычислительных систем.

2. Какое количество устройств и с какими характеристиками необходимо для организации работы многопроцессорной системы?

3. Какой основной прием используется для предотвращения ошибок при одновременном обращении нескольких процессоров к одному ОЗУ?

4. Как влияет количество задач в последовательности на характеристики системы?

5. Как влияет изменение соотношения длительностей этапов счета и обращений к ОЗУ на характеристики многопроцессорной системы?

6. При каком соотношении длительностей этапов счета и обращений к ОЗУ работа многопроцессорной системы наиболее эффективна?

7. Как влияет на характеристики системы режим обращения процессоров к ОЗУ?

8. Как влияет на характеристики системы изменение параметров задач в группе, содержащей столько задач, сколько процессоров в ней?

9. Как влияет на характеристики системы изменение параметров одной или произвольного количества задач?

10. Сформулируйте предложения по устранению конфликтов в многопроцессорной системе с предложенным Вам набором задач.

 

Лабораторная работа №9

Исследование локальной сети с линейной архитектурой

Краткая теория

Цель работы. Изучение принципов работы одноранговых вычислительных сетей на примере простейшей имитационной модели, а также оценка времени…   В настоящее время широкое применение получили локальные вычислительные сети (ЛВС), которые строятся на ПЭВМ,…

Описание лабораторной установки

Лабораторная работа выполняется на ПЭВМ типа IBM, работающей в среде Windows XP/NT. В ней используется программа имитационного моделирования… 1. Варьировать количество и типы программ, обрабатываемых каждой станцией (от… 2. Изменять для всех программ одновременно или для каждой в отдельности

Порядок выполнения лабораторной работы

  1. Знакомство со всеми разделами руководства. 2. Получение у преподавателя задания на исследование сети с различными параметрами устройств, потока задач и режимов…

Содержание отчета о выполненной работе

 

Отчет должен содержать следующее:

1. Название и цель работы.

2. Исходные данные.

3. Графики следующих зависимостей для каждого их двух способов доступа к линии связи:

1) общего и среднего времени выполнения программ от количества программ;

2) количества столкновений от числа программ;

3) общего и среднего времени выполнения программ от длины пакета и максимального интервала времени между последовательными моментами отправления двух пакетов;

4) количества столкновений от длины пакета и максимального интервала времени между последовательными моментами отправления двух пакетов;

5) общего и среднего времени выполнения программ от заданного преподавателем параметра одной или нескольких станций или линии связи;

6) количества столкновений от заданного преподавателем параметра одной или нескольких станций или линии связи.

 

Контрольные вопросы

 

1. Назовите основные типы структур локальных вычислительных сетей.

2. Какие методы доступа используются в сетях?

3. Как обнаруживается наложение пакетов при передаче и что делается в этой ситуации?

4. Как влияет количество задач, обрабатываемых одной станцией, на характеристики сети?

5. Как влияет общее количество задач, обрабатываемых сетью, на ее характеристики?

6. Как влияет на характеристики сети пропускная способность канала?

7. Как влияют характеристики задач, обрабатываемых одной станцией, на характеристики сети в целом?

8. Какое влияние на работу сети оказывают общие характеристики задач, обрабатываемых станциями?

9. Как влияет на характеристики сети длина пакета сообщения?

10. Как влияет на характеристики сети максимальный интервал времени между последовательными моментами отправления двух пакетов?

11. При каком методе доступа наложения пакетов наиболее вероятны?

12. Какой из исследованных вами режимов работы сети можно считать лучшим и почему?

Лабораторная работа №10

Исследование одноранговой локальной сети с помехами в канале

Краткая теория

Цель работы. Изучение на простейшей имитационной модели особенностей работы одноранговых вычислительных сетей при наличии помех в канале. В настоящее время, как отмечалось в руководстве к работе 4, широкое применение… Одной из наиболее распространенных структур локальных сетей является моноканал или шина (рис. 9.1). В таких сетях…

Описание лабораторной установки

Лабораторная работа выполняется на ПЭВМ типа IBM, работающей в среде Windows XP/NT. В ней используется программа имитационного моделирования,… 1. Варьировать количество и типы программ, обрабатываемых каждой станцией (от… 2. Изменять для всех программ одновременно или для каждой в отдельности:

Порядок выполнения лабораторной работы

  1. Знакомство со всеми разделами руководства. 2. Получение у преподавателя задания на исследование сети с помехами в канале.

Содержание отчета о выполненной работе

 

Отчет должен содержать следующее:

1. Название и цель работы.

2. Исходные данные.

3. Графики зависимостей для каждого их двух способов доступа к линии связи и вариантов исследованных характеристик задач:

 

a) общего и среднего времени выполнения программ при одинаковых характеристиках задач и станций от длительности помех;

b) общего и среднего времени выполнения программ при одинаковых характеристиках задач и станций от длительности интервалов между помехами;

c) общего и среднего времени выполнения программ при одинаковых характеристиках задач и станций и нескольких вариантах длин пакетов и максимальных интервалов между последовательными отправлениями пакетов от длительности интервалов между помехами;

d) общего и среднего времени выполнения программ при одинаковых характеристиках задач и станций, нескольких вариантах длин пакетов и интервалов между последовательными отправлениями пакетов от длительности помех;

e) общего и среднего времени выполнения программ при одинаковых характеристиках задач и станций, нескольких вариантах длин пакетов и максимальных интервалов между последовательными отправлениями пакетов от длительности интервалов между помехами;

f) количества снятых задач при одинаковых характеристиках их и станций от длительности помех;

g) количества снятых задач при одинаковых характеристиках их и станций от длительности интервалов между помехами;

h) количества снятых задач при нескольких вариантах их характеристик и станций от длительности помех;

i) количества снятых задач при нескольких вариантах их характеристик и станций от длительности интервалов между помехами.

 

Контрольные вопросы

 

1. Назовите основные типы структур локальных вычислительных сетей и области их применения.

2. Какие методы доступа используются в сетях?

3. Как обнаруживается наложение пакетов при передаче и что предпринимается в этой ситуации?

4. Какие виды помех возникают в канале сети?

5. Какова стандартная реакция на обнаружение помехи в канале сети?

6. Как влияет длительность помех в канале на характеристики сети?

7. Как влияет на характеристики сети длительность интервалов между помехами в канале?

8. Как влияет на характеристики сети допустимое количество повторных передач пакетов при помехах в канале?

9. При каком методе доступа к каналу влияние помех наиболее ощутимо?

10. Как влияет на характеристики сети пропускная способность канала при наличии помех в нем?

11. Как влияет на характеристики сети при помехах длина пакета сообщения?

12. Как влияет на характеристики сети при помехах максимальный интервал времени между последовательными моментами отправления двух пакетов?

 

Лабораторная работа №11

Исследование локальной сети со звездообразной архитектурой

Краткая теория

Цель работы. Изучение на простейшей имитационной модели особенностей работы вычислительных сетей со звездообразной архитектурой.   «Звезда» — это топология с явно выделенным центром, к которому подключаются все остальные абоненты (см. рис. 11.1).…

Описание лабораторной установки

Лабораторная работа выполняется на ПЭВМ типа IBM, работающей в среде Windows XP/NT. В ней используется программа имитационного моделирования,… 1. Варьировать количество активных станций (от 2 до 8). 2. Задавать для каждой станции список адресатов, которым она передает сообщения.

Порядок выполнения лабораторной работы

  1. Знакомство со всеми разделами руководства. 2. Получение у преподавателя задания на исследование сети с различными параметрами устройств, потока задач и режимов…

Содержание отчета о выполненной работе

 

Отчет должен содержать следующее:

1. Название и цель работы.

2. Исходные данные.

3. Графики зависимостей времени пребывания и ожидания задач, а также количества задержанных пакетов от изменяемых параметров для вариантов, перечисленных в разделе «Порядок выполнения работы».

 

Контрольные вопросы

 

1. Назовите основные типы структур локальных вычислительных сетей и области их применения.

2. Назовите основные виды структур сетей «звездообразной» архитектуры.

3. Какие методы доступа используются в сетях?

4. Какие достоинства и недостатки имеют сети с архитектурой типа «звезда»?

5. Как реализуется передача пакетов в сети с архитектурой типа активная или пассивная «звезда»?

6. Как влияет на характеристики сети количество задач, обслуживаемых станциями?

7. Как влияет на характеристики сети количество пакетов, передаваемых станциями?

8. Как влияет на характеристики сети количество адресатов, с которыми работает каждая станция?

9. Как влияет на характеристики сети длина пакета сообщения?

10. Как влияет на характеристики сети пропускная способность каналов?

11. Используется ли в моделируемой сети приоритетное обслуживание пакетов?

 

Лабораторная работа №12

Исследование локальной сети с петлевой архитектурой

Краткая теория

Цель работы. Изучение на простейшей имитационной модели особенностей работы вычислительных сетей с петлевой архитектурой.   Петля (кольцо) – это топология, в которой каждый компьютер соединён линиями связи только с двумя другими: от одного он…

Описание лабораторной установки

Лабораторная работа выполняется на ПЭВМ типа IBM, работающей в среде Windows XP/NT. В ней используется программа имитационного моделирования,… 1. Варьировать количество активных станций. 2. Задавать для каждой станции список адресатов, которым она передает сообщения.

Порядок выполнения лабораторной работы

  1. Знакомство со всеми разделами руководства. 2. Получение у преподавателя задания на исследование сети с различными параметрами устройств и потока задач.

Содержание отчета о выполненной работе

 

Отчет должен содержать следующее:

1. Название и цель работы.

2. Исходные данные.

3. Графики зависимостей временных характеристик сети в целом и одной из станций для вариантов, перечисленных в разделе «Порядок выполнения работы».

 

Контрольные вопросы

 

1. Назовите основные типы структур локальных сетей и области их применения.

2. Каковы основные отличия кольцевых сетей от других архитектур?

3. Как влияет на характеристики сети количество активных станций?

4. Как влияет на характеристики сети количество пакетов, передаваемых задачами?

5. Как влияет на характеристики сети длина пакетов, передаваемых задачами?

6. Как влияет на характеристики сети величина интервала между пакетами?

7. Как влияет на характеристики сети количество адресатов пакетов?

8. Как влияет на характеристики сети пропускная способность линий связи?

9. Как влияют на характеристики отдельных станций параметры передаваемых ими пакетов?

10. Как влияет на характеристики отдельных станций количество адресатов пакетов, отправляемых ими?

11. Как влияет на характеристики отдельных станций пропускная способность линии?

 

 

Лабораторная работа №13

Исследование вычислительной сети с маршрутизаторами

Краткая теория

Цель работы. Изучение на простейшей имитационной модели особенностей работы вычислительных сетей с произвольной архитектурой.   Маршрутизатор – это универсальный компьютер или специальное устройство, работающие в сети и выполняющие специфическую…

Описание лабораторной установки

Лабораторная работа выполняется на ПЭВМ типа IBM, работающей в среде Windows XP/NT. В ней используется программа имитационного моделирования,… 1. Задавать различные пути маршрутизации, т. е. связи между станциями и… 2. Варьировать для каждой станции количество пакетов и номера адресатов.

Порядок выполнения лабораторной работы

  1. Знакомство со всеми разделами руководства. 2. Получение у преподавателя задания на исследование сети с различными параметрами устройств и потока задач.

Содержание отчета о выполненной работе

 

Отчет должен содержать следующее:

4. Название и цель работы.

5. Исходные данные.

6. Графики зависимостей временных характеристик сети для вариантов, перечисленных в разделе «Порядок выполнения работы».

 

Контрольные вопросы

 

1. Назовите основные типы вычислительных сетей и области их применения.

2. Что такое маршрутизатор?

3. Что такое маршрутизируемое облако?

4. Как влияет на характеристики сети структура маршрутизируемого облака?

5. Какая из исследованных Вами структур обеспечивает минимальное, а какая максимальное время доставки пакетов?

6. Как влияет на характеристики сети количество пакетов, передаваемых станциями?

7. Имеются ли в модели ограничения на количество пакетов, принимаемых узлами коммуникационной сети?

8. В каких сетях применяются архитектуры, исследованные Вами в лабораторной работе?

9. Что представляют собой пронумерованные узлы, расположенные по периферии коммуникационной сети?

 

Библиографический список

 

1. Цилькер Б.Я., Орлов С.А. Организация ЭВМ и систем: Учебник для ВУЗов. – СПб.: Питер, 2004. – 586 с.

2. Пятибратов А.П., Гудыно Л.П., Кириченко А.А. Вычислительные системы, сети и коммуникации: Учебн. пособие. –М. :Финансы и статистика, 2002. - 648 с.

3. Ефимушкина Н.В., Орлов С.П. Вычислительные системы и комплексы: Учебн. пособие. – М.: Машиностроение-1, 2006. – 268 с.

4. Жаров А. «Железо» 2001 или все о современном компьютере. Издание 9-е, исправленное и дополненное. - М.: «МикроАрт», 2005.

5. Корнеев В.В., Киселев А.В. Современные микропроцессоры. 3-е издание. – СПб.: БХВ – Петербург, 2003. – 432 с.

6. Колесниченко О., Шигин И. Аппаратные средства РС. 4-е изд. - СПб.: БХВ – Петербург, 2003. – 454 с.

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Лабораторная работа №1
Исследование принципов конвейерной обработки................................................................................ 3

Краткая теория............................................................................................................................................. 3

Описание лабораторной установки 4

Порядок выполнения лабораторной работы 5

Подготовка к работе.................................................................................................................................... 5

Последовательность выполнения лабораторной работы 5

Содержание отчета о выполненной работе.............................................................................................. 6

Контрольные вопросы................................................................................................................................ 6

Лабораторная работа №2
Исследование конфликтов в работе конвейера....................................................................................... 7

Краткая теория............................................................................................................................................. 7

Описание лабораторной установки 8

Порядок выполнения лабораторной работы 9

Подготовка к работе.................................................................................................................................... 9

Последовательность выполнения лабораторной работы 10

Содержание отчета о выполненной работе............................................................................................ 10

Контрольные вопросы.............................................................................................................................. 10

Лабораторная работа №3......................................................................................................................... 11

Исследование принципов мультиконвейерной обработки 11

Краткая теория........................................................................................................................................... 11

Описание лабораторной установки 11

Порядок выполнения лабораторной работы 13

Подготовка к работе.................................................................................................................................. 13

Последовательность выполнения лабораторной работы 13

Содержание отчета о выполненной работе............................................................................................ 13

Контрольные вопросы.............................................................................................................................. 14

Лабораторная работа №4......................................................................................................................... 14

Исследование конфликтов
в мультиконвейерных системах 14

Краткая теория........................................................................................................................................... 14

Описание лабораторной установки 16

Порядок выполнения лабораторной работы 17

Подготовка к работе.................................................................................................................................. 17

Последовательность выполнения лабораторной работы 17

Содержание отчета о выполненной работе............................................................................................ 19

Контрольные вопросы.............................................................................................................................. 19

Лабораторная работа №5......................................................................................................................... 20

Изучение особенностей работы
суперскалярных микропроцессоров 20

Краткая теория........................................................................................................................................... 20

Рис. 5.1. Архитектура микропроцессора Pentium Pro............................................................................ 22

Описание лабораторной установки........................................................................................................ 25

Порядок выполнения лабораторной работы 26

Подготовка к работе.................................................................................................................................. 26

Последовательность выполнения лабораторной работы 27

Содержание отчета о выполненной работе............................................................................................ 28

Контрольные вопросы.............................................................................................................................. 28

Лабораторная работа №6......................................................................................................................... 28

Исследование типовых
структур кэш-памяти 28

Краткая теория........................................................................................................................................... 28

Организация кэш-памяти......................................................................................................................... 30

1. Кэш-память с прямым отображением 31

2. Полностью ассоциативная кэш-память 31

3. Множественно-ассоциативная кэш-память 32

Особенности записи и замещения информации в кэш-памяти.
Когерентность кэш-памяти 35

Описание лабораторной установки........................................................................................................ 36

Порядок выполнения лабораторной работы 39

Подготовка к работе.................................................................................................................................. 39

Последовательность выполнения лабораторной работы 39

Содержание отчета о выполненной работе............................................................................................ 40

Контрольные вопросы.............................................................................................................................. 40

Лабораторная работа №7......................................................................................................................... 41

Исследование типовых
структур памяти многопроцессорных систем 41

Краткая теория........................................................................................................................................... 41

Описание лабораторной установки 45

Порядок выполнения лабораторной работы 48

Подготовка к работе.................................................................................................................................. 48

Последовательность выполнения лабораторной работы 48

Содержание отчета о выполненной работе............................................................................................ 49

Контрольные вопросы.............................................................................................................................. 49

Лабораторная работа №8......................................................................................................................... 50

Исследование конфликтов
в работе многопроцессорной системы 50

Краткая теория........................................................................................................................................... 50

Описание лабораторной установки 51

Порядок выполнения лабораторной работы 52

Подготовка к работе.................................................................................................................................. 52

Последовательность выполнения лабораторной работы 52

Содержание отчета о выполненной работе............................................................................................ 53

Контрольные вопросы.............................................................................................................................. 54

Лабораторная работа №9......................................................................................................................... 54

Исследование локальной сети
с линейной архитектурой 54

Краткая теория........................................................................................................................................... 54

Описание лабораторной установки 56

Порядок выполнения лабораторной работы 58

Подготовка к работе.................................................................................................................................. 58

Последовательность выполнения лабораторной работы 58

Содержание отчета о выполненной работе............................................................................................ 59

Контрольные вопросы.............................................................................................................................. 59

Лабораторная работа №10....................................................................................................................... 60

Исследование одноранговой локальной сети
с помехами в канале 60

Краткая теория........................................................................................................................................... 60

Описание лабораторной установки 61

Порядок выполнения лабораторной работы 63

Подготовка к работе.................................................................................................................................. 63

Последовательность выполнения лабораторной работы 63

Содержание отчета о выполненной работе............................................................................................ 63

Контрольные вопросы.............................................................................................................................. 64

Лабораторная работа №11....................................................................................................................... 65

Исследование локальной сети
со звездообразной архитектурой 65

Краткая теория........................................................................................................................................... 65

Описание лабораторной установки 68

Порядок выполнения лабораторной работы 70

Подготовка к работе.................................................................................................................................. 70

Последовательность выполнения лабораторной работы 70

Содержание отчета о выполненной работе............................................................................................ 70

Контрольные вопросы.............................................................................................................................. 71

Лабораторная работа №12....................................................................................................................... 71

Исследование локальной сети
с петлевой архитектурой 71

Краткая теория........................................................................................................................................... 71

Описание лабораторной установки 72

Порядок выполнения лабораторной работы 74

Подготовка к работе.................................................................................................................................. 74

Последовательность выполнения лабораторной работы 74

Содержание отчета о выполненной работе............................................................................................ 75

Контрольные вопросы.............................................................................................................................. 75

Лабораторная работа №13....................................................................................................................... 76

Исследование вычислительной сети
с маршрутизаторами 76

Краткая теория........................................................................................................................................... 76

Описание лабораторной установки 76

Порядок выполнения лабораторной работы 78

Подготовка к работе.................................................................................................................................. 78

Последовательность выполнения лабораторной работы 78

Содержание отчета о выполненной работе............................................................................................ 78

Контрольные вопросы.............................................................................................................................. 78

Библиографический список 79

ОГЛАВЛЕНИЕ 79

Библиографический список …………………………………………………………………………..... 81