SZMTGP ARCHITEKTRK Nmeth Gbor 2002 Nmeth Gbor Szmtgp

SZÁMÍTÓGÉP ARCHITEKTÚRÁK Németh Gábor 2002 Németh Gábor: Számítógép architektúrák

BEVEZETÉS • A hardver tervező elemi áramkörökkel és azok összekapcsolásával foglalkozik. • A szoftver tervező egy magasszintű parancsnyelven keresztül kommunikál. Egy virtuális számítógépet lát. • Architektúra: A = <M, R> (M: funkciókat biztosító modulok halmaza, R: modulok közötti relációk halmaza, pl. az egyik modul egy szolgáltatást kér egy másik modultól. ) 2002 Németh Gábor: Számítógép architektúrák 2

INFORMÁCIÓ-FELDOLGOZÁSI MODELLEK • • Vezérlésáramlásos modell Adatáramlásos modell Igényvezérelt modell Információvezérelt modell Minden információ-feldolgozási modellhez tartozik egy architektúra. A különböző architektúrák más-más feladatosztályok feldolgozására optimálisak. 2002 Németh Gábor: Számítógép architektúrák 3

VEZÉRLÉSÁRAMLÁSOS MODELL - 1 • Ez a klasszikus Neumann modell. • A programozó írja elő, hogy MIT, MIT HOL és MIKOR kell végrehajtani (folyamatábra, klasszikus nyelvek). • Egyprocesszoros rendszerek és szekvenciális algoritmusok esetén kiváló. • Multiprocesszoros rendszerek esetén elvileg lehetetlen általános esetben meghatározni az optimális feladat hozzárendelést. 2002 Németh Gábor: Számítógép architektúrák 4

VEZÉRLÉSÁRAMLÁSOS MODELL - 2 • A vezérlésáramlásos szervezés általános esetben nem teszi lehetővé a párhuzamosíthatóság felderítését. csak szekvenciális 2002 párhuzamosítható Németh Gábor: Számítógép architektúrák 5

VEZÉRLÉSÁRAMLÁSOS MODELL - 3 • PÉLDA: z : = [(a + b) * (c - d)] + [e / (f + g)] • (a + b), (c - d) és (f + g) tetszőleges sorrendben hajtható végre, a programozó egy sorrendet rögzít. • Hasonló a helyzet [(a …] és [e …] kiszámításánál. • Egy lehetséges végrehajtása: 2002 Németh Gábor: Számítógép architektúrák 6

ADATÁRAMLÁSOS MODELL - 1 • Az utasítás akkor hajtódik végre, amikor a végrehajtásához szükséges összes operandus rendelkezésre áll. • Kellő számú feldolgozó egység esetén sok művelet hajtódhat "egyszerre" végre. • A program egy precedencia gráf leírása: MIT és HOL kell végrehajtani. 2002 Németh Gábor: Számítógép architektúrák 7

ADATÁRAMLÁSOS MODELL - 2 • PÉLDA: z : = [(a + b) * (c - d)] + [e / (f + g)] • Végrehajtása: • Probléma: nehézkes a rekurzió kezelése. • UTASÍTÁSSZINTŰ STATIKUS ADATÁRAMLÁSOS ARCHITEKTÚRA: 2002 Németh Gábor: Számítógép architektúrák 8

IGÉNYVEZÉRELT MODELL - 1 • Egy számítógépekből és intelligens kapcsolókból álló hálózat egyik csomópontján beadunk egy végrehajtandó feladatot. • A processzor a feladatot egyszerűbb részfeladatokra bontja és ezek végrehajtását kéri szomszédos csomópontoktól. • A csomópont vár az általa kiadott részfeladatok eredményére és azokat feldolgozva felküldi az őt kérő csomópontnak. 2002 Németh Gábor: Számítógép architektúrák 9

IGÉNYVEZÉRELT MODELL - 2 • A processzoroknak és kapcsolóknak csak közvetlen szomszédaikat kell ismerniük. • A program csak a MIT kérdéssel foglalkozik. • PÉLDA: z : = [(a + b) * (c - d)] + [e / (f + g)] • Végrehajtása: 2002 Németh Gábor: Számítógép architektúrák 10

IGÉNYVEZÉRELT MODELL - 3 • Intelligens kapcsolók és processzorok esetén a rendszer automatikusan alkalmazkodik a tényleges konfigurációhoz, melyet a felhasználónak nem kell ismernie (és elég nagy rendszer esetén elvileg sem képes ismerni). • INTELLIGENS HÁLÓZAT • A konfiguráció dinamikusan változhat: 2002 Németh Gábor: Számítógép architektúrák 11

INFORMÁCIÓVEZÉRELT MODELL • Az adatokat és az utasításokat felhasználásuk során sem különböztetjük meg. • MESTERSÉGES INTELLIGENCIA • ASSZOCIATÍV SZÁMÍTÓGÉP • NEURÁLIS HÁLÓZAT Sokkal több nyitott kérdés, mint megoldás. 2002 Németh Gábor: Számítógép architektúrák 12

ASSZOCIATÍV SZÁMÍTÓGÉP • Tartalom szerint címezhető memórián alapul. • Nem válik szét az információ tárolása és feldolgozása. • Nagymértékben párhuzamos működés. • Komoly szoftver problémák. • PÉLDA: tanulás 2002 Németh Gábor: Számítógép architektúrák 13

NEURÁLIS HÁLÓZAT • A biológiai neuron, illetve neurális hálózat (agy) közelítő megvalósításán alapul. • Számos nyitott kérdés: adott feladatosztályhoz milyen struktúra, milyen neuronokkal, milyen paraméterekkel kívánatos? • PÉLDA: Felügyelet nélküli tanulás az objektumok közötti implicit relációk alapján (szemantikus térkép). 2002 Németh Gábor: Számítógép architektúrák 14