13. Paralelní architektury SISD, SIMD, MISD, MIMD.

Rozměr: px
Začít zobrazení ze stránky:

Download "13. Paralelní architektury SISD, SIMD, MISD, MIMD."

Transkript

1 13. Paralelní architektury SISD, SIMD, MISD, MIMD. Obsah 13. Paralelní architektury SISD, SIMD, MISD, MIMD Základní koncepce paralelismu Rozdělení paralelních systému Flynnova klasifikace Obecná klasifikace Stupně paralelismu Význam paralelizace Využití paralelních systému Rychlost paralelního systému Amdahlův zákon Paralelizace algoritmů Systémy VLIW Zálohované systémy Závěr Literatura Klíčová slova Slovník Časová náročnost kapitoly: 160 minut Systém, v němž může probíhat několik procesů současně označujeme paralelní. Paralelismu se především používá k zvýšení výkonu číslicového systému, kdy se nespoléháme na zvyšování úrovně technologie výroby součástek a obvodů pro sekvenční zpracování, ale vhodným rozdělením úkolu mezi jednotlivé složky paralelního systému můžeme provést několik operací současně. Tím se zkracuje doba pro vykonání zadaného úkolu a tak dochází k růstu výkonu celého systému. Paralelismu se používá též ke zvýšení spolehlivosti nebo bezpečnosti systému. Paralelismus je však třeba též chápat jako základní a zcela přirozenou vlastnost mnoha numerických i nenumerických algoritmů, jejichž sériové provádění na jednoprocesorovém počítači vede k nárůstu doby potřebné k vyřešení zadaného úkolu. V této souvislosti stojí za zmínku, že pro analogové počítače, z nichž se číslicové počítače vyvinuly, je paralelismus naprostou samozřejmostí. Proto stále víc podnětů při hledání nových forem paralelismu v číslicových systémech přichází právě z oblasti analogové a hybridní výpočetní techniky. Při studiu paralelních systémů nás naopak budou zajímat procesy až od určitého stupně složitosti. Orientační hierarchie úrovní složitosti těchto procesů si můžeme prohlídnout na obr Znázorněné úrovně, označované též jako úrovně granularity (zrnitosti) paralelního procesu, vyjadřují, jak velké celky (úseky zpracování informace) probíhají současně. Nejjemněji je granulován proces na úrovni l, nejhruběji na úrovni 5. 1

2 5 Nezávislé úlohy a programy 4 Části úloh a programů 3 Podprogramy 2 Cykly, iterace 1 Příkazy, instrukce Obr Úrovně granularity procesů Všeobecně můžeme říci, že vývoj postupoval od nižších úrovní granularity k vyšším. V nejnižší úrovni granularity se stále vzrůstající míře používá (především v počítačích RISC) superskalární režim, to znamená současné čtení několika instrukcí z paměti a jejich současné zpracování v několika jednotkách tvořících dohromady jeden procesor. Speciálním typem paralelního zpracování můžeme považovat proudové, které využívá tzv. časového paralelismu a vyznačuje se tím, že operandy postupně procházejí několika sekcemi (elementárními funkčními jednotkami). Tento typ paralelismu bývá označován také jako vnitřní, protože operandy vstupují do systému postupně, ale uvnitř se zpracovává několik operandů současně (paralelně). Pro vymezení pojmu paralelní systém je důležité rozlišit od sebe paralelní a distribuovaný systém. Charakteristikou paralelního systému je fakt, že procesory jsou umístěné v malém prostoru a to má za následek minimální časové ztráty spojené s přenosem informací. V případě, že jednotlivé výkonné jednotky jsou od sebe fyzicky vzdáleny, vzniká distribuovaný (rozložený) systém zvaný též počítačová sít' Základní koncepce paralelismu Časová náročnost kapitoly: 10 minut Prvotním úkolem paralelismu je zvýšit výkonnost výpočetního systému. Nejsamozřejmější cestou jak učinit počítače rychlejšími, je zkrácení hodinového cyklu. Přestože je tato možnost koncepčně nejsnadnější, její technická realizace je obtížná. Elektrony v mědi nebo světlo ve vláknu se pohybuje relativně předvídatelnou rychlostí, která se může blížit rychlosti světla ve vakuu. Chceme-li učinit oběh rychlejším, je třeba použít rychlejší vypínače a zkrátit vzdáleností mezi nimi. Energetický rozptyl a sdružování jsou značným problémem a přírodní zákony limitují tento typ řešení. Moderní superpočítače mají časový cyklus v rozsahu od 2 do 9 ns a rozsáhlá zdokonalení momentálně nejsou předvídána, neboť designéři očekávají extrémní složitost při dosažení časového cyklu pod 1 ns Rozdělení paralelních systému Časová náročnost kapitoly: 60 minut 2

3 Flynnova klasifikace Časová náročnost kapitoly: 20 minut Z doposud publikovaných klasifikací paralelních systémů je nejznámější Flynnova(r.1966). Její hlavní nevýhoda je, že je přílišně hrubá (definuje jen dvě prakticky použitelné kategorie paralelních systémů). Dobře se pamatuje, a asi proto že je tak jednoduchá. SISD (Single Instruction stream, Single Data stream) je počítač,zpracovávající data sériově podle jednoho programu. Typickým představitelem je klasický počítač von Neumannova typu. SIMD (Single Instruction stream, Multiple Data stream) je počítač používající větší množství stejných jednotek (procesorů) řízených společným programem. Přitom data zpracovávaná v jednotlivých procesorech jsou různá, takže každý procesor zpracovává jinou hodnotu, ale všechny procesory provádějí současně stejnou instrukci. MIMD (Multiple Instruction stream, Multiple Data stream) je multiprocesorový systém, v němž každý procesor je řízen samostatným programem a pracuje s jinými daty než ostatní procesory. MISD (Multiple Instruction stream, Single Data stream) je kategorie počítačů, která vznikla uměle na základě této klasifikace, a rozhodně není v praxi běžná. Předpokládá totiž použití řetězce procesorů pracujících podle různých programů na společných datech, která si postupně předávají. MSIMD (Multiple Single Instruction stream, Multiple Data stream) je systém, v němž pracuje několik podsystémů SIMD nezávisle na sobě. Každý podsystém provádí jiný program, což vyžaduje řízení analogické systému MIMD. SPMD (Same Program, Multiple Data stream) je další modifikace systému SIMD, v níž všechny procesory sice provádějí stejný program, ale nezávisle na sobě, tedy bez synchronizace. Každý procesor tedy musí být vybaven svým řadičem, který určuje rychlost přísunu instrukcí a jejich provádění Obecná klasifikace Časová náročnost kapitoly: 20 minut Jelikož Flynnova klasifikace je příliš hrubá, bylo mnoho pokusů vytvořit jemnější klasifikaci paralelních systému. Ty však nebyly všeobecně přijmuty zejména, protože vývoj počítačů je velmi rychlý a navrhované třídění než vstoupily v známost byla již zastaralá. Proto vznikla jemnější Flynnova klasifikace, jejímž třídícím kritériem je způsob řízení systému oproti Flynnově třídění pomocí toků instrukcí a toků dat. Toto rozbělení je zobrazeno na obr

4 PARALÉLNÍ SYSTÉM ŘÍZENÍ POMOCÍ TOKU INSTRUKCÍ ŘÍZENÍ POMOCÍ TOKU UDÁLOSTÍ BEZ CENTRÁLNÍHO ŘÍZENÍ TOKEM TOKEM SISD MIMD SIMD VLI ZÁLOHOVA VOLNĚ VÁZAN TĚSNĚ VÁZAN S LOKÁLNÍ PAMĚTÍ S GLOBÁLNÍ S ADRESOVANÝ S ASOCIATIVNÍM Obr :Klasifikace číslicových systémů Nejvíce propracovanou větví co do počtu úrovní tak i do počtu reprezentantů je klasická von Neumannova koncepce, která je založena na řízení pomocí toků instrukcí. Zatím stále převládá jako základ většiny typů systémů. Do této větve spadají všechny kategorie které jsou zavedeny v Flynnově klasifikaci, tedy i SISD. To může na první pohled působit překvapivě, protože při zpracování jednoho toku dat jedním programem obvykle nelze mluvit o paralelismu. Přesto byly i v této kategorii vytvořeny paralelní struktury, které jsou na obr rozděleny do dvou typů. Zkratkou VLIW se označují počítače s velmi dlouhým instrukčním slovem (Very Long Instruction Word), v nichž se každá instrukce používá pro řízení většího počtu jednotek v jednom procesoru. Do druhé větve systémů SISD jsou umístěny zálohované systémy používající několik procesorů pro zlepšení bezpečnosti a případně i spolehlivosti. Zálohované systémy, jako např. duplexní, biduplexní nebo TMR, zpracovávají ve všech procesorech jeden tok instrukcí a jeden tok dat, takže do kategorie SISD patří. Přitom se v nich též využívá paralelismu, který však neslouží k zvyšování výkonů jak u ostatních systémů. V rozdělení na obr ve větvi systémy řízené tokem instrukcí jsou ještě dvě 4

5 kategorie MIMD a SIMD, které se dále děli podle toho, zda jsou jednotlivé procesory vybaveny vlastní (lokální) pamětí nebo sdílejí společnou (globální) paměť. U systémů MIMD se pro tyto kategorie používá též označení volně vázané a těsně vázané systémy. V systémech SIMD se sdílenou pamětí se někdy namísto adresného přístupu do paměti s výhodou využívá asociativního výběru, což je výběr podle obsahu paměti, čímž vznikají asociativní počítače. Jako systémy řízené tokem událostí se označující všechny způsoby řízení, při nichž k provedení určité operace dochází v okamžiku, kdy to okolnosti umožňují anebo vyžadují, tudíž operace neprobíhají na základě pořadí instrukcí. Sem spadají počítače řízené tokem dat a tokem požadavků(redukční počítače). Poslední skupinou třídění podle obr jsou systémy bez centrálního řízení. V nich neexistuje program ani řadič, v kterém by tento program mohl být prováděn. Nejrozšířenějším příkladem systémů bez centrálního řízení jsou systolické systémy používané především jako jednoúčelové, protože operace, které se v nich mají provádět, jsou jednou provždy určeny jejich vnitřní strukturou. Proto nedosahují vysokých výkonů jako u jiných systémů řízených prostřednictvím programu. Sem také řadíme počítače sestavené jako model neuronové sítě. Ty se již von Neumannově koncepci vzdalují velmi významně, takže v nich přestávají existovat takové objekty jako procesor, paměť', řadič, apod Stupně paralelismu Časová náročnost kapitoly: 20 minut Dále můžeme paralelismus klasifikovat podle těchto čtyř tříd: 1) Pracovní stupeň paralelismu Pracovní stupeň paralelismu je využíván uvnitř jednoduchého počítače při poskytování činnosti či několika činností jako souboru nezávislých úkolů. Např. některé činnosti mohou sídlit v paměti v tu samou dobu, přičemž pouze jedna činnost se provádí v daný čas. Když činnost vyžaduje některé I/O služby (např.čtení z disku), operace je inicializována, činnost vyžadující službu je pozastavena a další činnost je zařazena do stavu výkonu. 2) Programový stupeň paralelismu Nastane, když je jednoduchý program rozdělen na části. Např. maticový výsledek C=A*B může být vypočten rozdělením matice C do kvadrantů a následného vypočtení jednotlivých kvadrantů z korespondujících sekcí A a B čtyřmi procesory, kdy každý procesor vypočte jeden kvadrant. Celý výsledek bude vypočten přibližně čtyřnásobně rychleji, než kdyby každý procesor pracoval nezávisle na ostatních. 3) Instrukční stupeň paralelismu Programátoři se nemusí starat o to jak upravit své algoritmy, jelikož tento stupeň paralelismu klade důraz na perfektní zpracování překladače. Ten reorganizuje průběh překladu programu a využívá tak možného paralelismu. 5

6 4) Aritmetický a bitový stupeň paralelismu Nejnižší stupeň, který je zaměřen zejména na designéry aritmeticko-logických jednotek Význam paralelizace Časová náročnost kapitoly: 5 minut Díky neustále se zmenšujícím se rozměrům, energetické spotřebě ale i ceně jednotlivých prvků se nám otevírá možnost uplatnění paralizace, bez které se v budoucnu určitě neobejdeme Využití paralelních systému Časová náročnost kapitoly: 5 minut Po dobu existence paralelních systémů se nám osvědčili oblasti ve kterých se osvědčila paralelizace. Jelikož se jedná o finančně náročnou oblast jsou tyto projekty hrazeny především vládními nebo průmyslovými organizacemi. Cílem těchto projektů je ověřit zda konkrétní problém je vhodný pro paralelní řešení. Oblasti využívání paralelních systémů: Vojenská technika Přírodní vědy Automatizace v inženýrství Umělá inteligence Zkoumání energetických zdrojů Zpracování signálů Zdravotnictví 13.5 Rychlost paralelního systému Časová náročnost kapitoly: 20 minut 6

7 Hlavním problémem při vytváření paralelních systémů je zvyšování výkonnosti celého systému v závislosti na počtu jednotek (procesorů), na jejich vlastnostech a způsobu provedení. Snažíme se dosáhnout toho, aby výkonnost rostla lineárně.ve skutečnosti však lineárního růstu není snadné dosáhnout. Tomu brání především ztráty vznikající při komunikaci mezi procesory, jejich nevyvážené vytížení (doprovázené například požadavkem synchronizace, kdy jeden procesor musí čekat na druhý) a také současná neznalost dokonalých algoritmů pro paralelní zpracování. Způsob růstu výkonnosti paralelního systému můžeme sledovat na obr. 13.3, na němž jsou zakresleny tři možné průběhy tohoto růstu. Výkonno st systém Počet Obr. 3: Růst výkonnosti paralelního systému Na vodorovné ose je nanášen počet procesorů a na ose svislé relativní výkonnost celého systému vzhledem k jednomu procesoru. Křivka číslo 1 jenž má nasycovací ( přibližně logaritmický) průběh, odpovídá nejčastěji naměřeným výsledkům při nichž se projevily všechny dříve zmiňované ztráty. Vlivem těchto ztrát dochází k tomu, že při zvyšování počtu procesorů se snižuje růst výkonnosti, což způsobí, že od jisté hranice je další přidávání procesorů do systému z ekonomického hlediska nevhodné. Přímka číslo 2 znázorňuje pro nás ideální lineární růst výkonnosti, kdy všechny procesory jsou plně vytíženy. K tomuto dochází málokdy, ale občas přece. Pro některé typy algoritmů a architektury systémů je možné pro některé části výpočtu lineárního růstu výkonnosti dosáhnout. Takže ve většině případů, kdy výrobce například uvádějí, že systém s 1024 procesory, z nichž každý má výkonnost 1 MIPS, má výkonnost 1024 MIPS, je třeba tento údaj brát s rezervou. I když se to zdá na první pohled nemožné tak se stává, že systém s N procesory dosáhne více než N-násobného zvýšení výkonnosti oproti výkonu jednoho procesoru. Tento růst výkonnosti se nazývá superlineární a je popsán křivkou číslo 3. Jde zde však o zvlášť speciální případ, kde při dodržení výše uvedených podmínek pro lineární růst lze správnou volbou algoritmu navíc ušetři některé pomocné úkony (především u přesouvání dat), jež 7

8 nadměrně zdržovaly chod jednoprocesorového systému a tím rapidně zkrátit dobu výpočtů Amdahlův zákon Časová náročnost kapitoly: 20 minut Úloh, které jsou čistě určené pro paralelní zpracování od začátku až do konce je velmi málo. Praxe ukázala, že nejčastěji se vyskytují úlohy v nichž se střídají úseky vhodné k paralelnímu zpracování a úseky, které lze zpracovávat jen sekvenčně (sériově). Proto abychom mohli rozhodnout která úloha je vhodná či nevhodná k paralelnímu zpracování je zapotřebí použít nějakého analytického vztahu. Výsledek tohoto hodnocení úloh nám do určité míry napomůže k správnému rozhodnutí. Příkladem takového vztahu je Amdahlův zákon. Tento vztah byl odvozen Gene Amdahlem, bývalým konstruktéra firmy IBM a autora řady počítačů System/360 a také je po něm jak je vidět pojmenován. Cílem odvození bude najít poměr doby, která by byla potřebná, kdyby celý výpočet probíhal na jednom procesoru, k době potřebné při částečné paralelizaci. Tento poměr označíme jako součinitel zrychlení výpočtu S z. Označme symbolem f s podíl délky části, kterou je třeba provádět sériově, k celkové délce výpočtu. Obdobně symbolem f p označíme podíl paralelizovatelné části výpočtu, takže platí f s -f p =1. Jestliže celkovou dobu sériově prováděného výpočtu označíme t, pak doba výpočtu sériové části je t.f s a doba výpočtu paralelizovatelné části na jednom procesoru je t.f p. Použijeme-li při výpočtu p procesorů, klesne délka výpočtu paralelizovatelné části na t.fp/p, takže pro součinitel zrychlení výpočtu dostaneme S z t 1 = = t. f + t. f / p (1 f ) + s p p f p / p Růst hodnoty součinitele zrychlení S z v závislosti na fp je graficky znázorněn na obr. 13.5, kde se počet procesorů p mění jako parametr od 2 do 64. Na vodorovnou osu jsou nanášeny hodnoty fp od 0 do 1. Z toho vyplývá, že na levém okraji je popsán výpočet, který není vůbec paralelizovatelný a pravý okraj představuje výpočet, který neobsahuje žádnou sériovou část, tzn. je plně paralelizovaný. Pro fp=0 samozřejmě dostáváme Sz=1 pro všechny hodnoty p, protože žádný z přidaných procesorů nelze použit. Na pravém okraji naopak však dostáváme maximální zrychlení, tedy Sz=p, protože vykonání celého úkolu se může stejnoměrně rozdělit na všechny procesory. 8

9 Zrychle 64 p= p= ,2 0,4 0,6 0,8 1 p=8 p=2 Obr. 5: Amdahlův zákon f V grafu na obr. 5 je vidět že průběh Sz především pro vyšší hodnoty p je tento průběh pro nás zajímavý. Významného zrychlení lze respektive dosáhnout teprve pro hodnoty f p blížící se jedné, zatímco pro hodnoty f p =0.9 a nižší je použití většího počtu procesorů problematické. Jak vidno z grafu vyplývá, že i pro 50% možnost paralelizace úlohy nemá použití více procesorů smysl Paralelizace algoritmů Časová náročnost kapitoly: 10 minut Většina algoritmů popisujících zpracovávání dat je ve své podstatě paralelní. Především se jedná o složité úkoly, jako například jsou operace s vektory, maticemi nebo grafy. Do určité míry lze však totéž prohlásit i o těch nejjednodušších operacích, jako je například sčítání několikamístných čísel. Jednotlivé cifry jednoho sčítance lze totiž přičíst současně k cifrám druhého sčítance (musí korespondovat v indexech) a teprve přenosy musíme přičíst postupně od nižších řádů k vyšším. Jelikož se člověk nedokáže soustředit na tak velkou spoustu elementární operací, musí je proto vykonávat postupně. Počítač k sečtení dvou několikamístných čísel používá běžně paralelní sčítačku, kterou je dnes prakticky vybaven každý počítač. Složitější úkony, jako je násobení, dělení, výpočet odmocniny nebo goniometrických funkcí, se však provádějí sériově jako posloupnost elementárních úkonů (převážně součtů). Stejný způsob zpracovávání (sekvenční) libovolně složitých výpočtů používají 9

10 jednoprocesorové počítače, protože jsou vybaveny jen jednu aritmetickou jednotku a jedením řadičem. Automatická Abychom mohli použít automatickou paralelizaci sériového algoritmu je třeba vytvořit speciální překladač, kterému nadefinujeme jako vstupní parametry vlastnosti použitého paralelního systému. To znamená například počet procesorů a případně jejich vlastnosti. Takovéto kompilátory jsou již vytvořeny a zkušenosti s jejich použití nám ukázaly, že tento způsob převodu je prakticky využitelný. Ruční Bezesporu nejlépe může rozhodnou o částech programů jenž mají být paralelně zpracovávány programátor, který zná charakter řešené úlohy i vlastnosti použitého systému. Ke pohodlnému zápisu muže použít některý z jazyků, umožňujících zápis paralelních algoritmů, jako je např. Concurrent Pascal, Modula II, Ada nebo Parallel C. Tyto jazyky obsahují konstrukty, jimiž programátor může jednak označit ty úseky výpočtu, které mohou být prováděny paralelně nebo určit místo, kde má být výpočet opět synchronizován Systémy VLIW Časová náročnost kapitoly: 10 minut Mezi paralelní systémy se řadí také systémy VLIW (Very Long Instruction Word), což jsou systémy s velmi dlouhou instrukcí a na počátku byli zařazeny do skupiny SISD. Systém je složen s desítek aritmetických jednotek, propojovacích jednotek a jednotek pro styk s pamětí. Jedna instrukce v systému VLIW se skládá z několika polí, v nichž jsou zaznamenány operační znaky pro ovládání každé jednotky samostatně. Zároveň se ovládají také přenosové cesty a přesuny dat po nich. Instrukce se podobně jako ve von Neumannově počítači zpracovávají po jedné v přesně předepsaném pořadí. Veškeré operace zapsané v jedné instrukci se provádějí paralelně. Řídící instrukce jsou sestavovány kompilátorem, který je sestavuje na základě požadavků na synchronizaci dějů v systému. Paměť pro programy není na rozdíl od jiných systémů společná avšak rozdělena do několika bloků z nichž každý je určen jednomu procesoru a je v ní uložena posloupnost operačních znaků příslušejících pouze pro tento procesor. Avšak v každém cyklu čtou všechny procesory instrukci synchronně ze stejné adresy, čímž odpadají ztráty komunikacemi v systému a synchronizací (tj.čekáním na výsledek v jiné jednotce). Základní výhody systému VLIW: možnost snadno přizpůsobit architekturu zvolené aplikaci rychlá reakce na vstup vysoká výkonnost za cenu poměrně jednoduché struktury procesoru jednoduché programování ve srovnání s ostatními typy paralelních systémů. Možnost simultánního řízení většího počtu prostředků 10

11 13.9 Zálohované systémy Časová náročnost kapitoly: 10 minut Závěr Zálohovanému systému se říká systém, jenž obsahuje některé důležité části v nadbytečném množství. Toto se týká například procesorů, modulů paměti, periferních zařízení a i přenosových cest. Podle míry využití záložních prostředků v čase, rozlišujeme nejčastěji dva typy zálohy, a to statickou a dynamickou. Statická záloha je v chodu nepřetržitě po celou dobu vykonávání funkce systému a je neustále připojena na vstupy i výstupy systému. Na rozdíl od toho dynamická záloha začíná svou činnost teprve v případě nutnosti, tedy při poruše některé části systému. Nejčastěji se konfigurace zálohovaných systémů označují podle počtu procesorů použitých pro provádění stejného programu. Systémy s dvěma procesory se označují jako duplexní, se třemi jako třímodulově redundantní (TMR) a se čtyřmi procesory jako biduplexní. Zde jsme měli možnost se seznámit s nejvýznamnějšími paralelními architekturami, jako jsou např. SISD, SIMD a další dle Flynnovy klasifikace. Kromě toho jsme si ukázali využití a význam paralelních systémů a jiných. Dále jsme se věnovali systému VLIW a zálohovacím systémům. Tuto problematiku jsem se snažil popsat tak, abyste si vytvořili celkovou představu o paralelních systémech. I zde bych doporučil pro ty, kteří si chtějí o tomto více přečíst, aby si prostudovali skripta Computer architecture prof. Hlavičky z ČVUT. Prověření nabytých znalostí si ověříme na následujících příkladech, kde se pokusíme provést charakteristiku paralelních architektur: 1. SISD, SIMD, MISD a MIMD. 2. Význam paralelizmu. 3. Systémy VLIW. 4. Popište paralelní systém využíván v praxi (např. na VŠB TUO atd.) Literatura 1. Přednáška 2. Bílek, Šnorek, Záček: Mikroprocesorová technika,skriptum FEL ČVUT. 3. Blatný J., Dábek V.: Standardizace číslicových rozhraní, skriptum, Brno Grafické karty, Chip 9/ Hlavička: Architektura počítačů, skriptum FEL ČVUT, 1994, Hlavička: Computer architecture, skriptum FEL ČVUT, Internet 8. Kunzel, Žáček: Mikroprocesorová technika, ČVUT. 9. Ličev L.: Architektura počítačů, skriptum FEI VŠB TUO, Ličev L.: Architektura počítačů I, skriptum FEI VŠB TUO, Ličev L.: Architektura počítačů II, skriptum FEI VŠB TUO,

12 Klíčová slova Slovník 12. Valášek: Monolitické mikroprocesory a mikropočítače, SNTL, Praha architektury Flynn koncepce klasifikace paralelní rychlost SIMD SISD stupně systémy VLIW zálohované A Amdahlův zákon tento vztah byl odvozen Gene Amdahlem, bývalým konstruktém firmy IBM F Flynnova klasifikace je z doposud publikovaných klasifikací paralelních systémů nejznámější (r.1966). Její hlavní nevýhoda je, že je přílišně hrubá. M MIMD Multiple Instruction stream, Multiple Data stream MISD Multiple Instruction stream, Single Data stream MSIMD Multiple Single Instruction stream, Multiple Data stream S SIMD SISD SPMD V VLIW Single Instruction stream, Multiple Data stream Single Instruction stream, Single Data stream Same Program, Multiple Data stream Very Long Instruction Word 12

OPS Paralelní systémy, seznam pojmů, klasifikace

OPS Paralelní systémy, seznam pojmů, klasifikace Moorův zákon (polovina 60. let) : Výpočetní výkon a počet tranzistorů na jeden CPU chip integrovaného obvodu mikroprocesoru se každý jeden až dva roky zdvojnásobí; cena se zmenší na polovinu. Paralelismus

Více

Přehled paralelních architektur. Dělení paralelních architektur Flynnova taxonomie Komunikační modely paralelních architektur

Přehled paralelních architektur. Dělení paralelních architektur Flynnova taxonomie Komunikační modely paralelních architektur Přehled paralelních architektur Přehled paralelních architektur Dělení paralelních architektur Flynnova taxonomie Komunikační modely paralelních architektur Přehled I. paralelní počítače se konstruují

Více

Pohled do nitra mikroprocesoru Josef Horálek

Pohled do nitra mikroprocesoru Josef Horálek Pohled do nitra mikroprocesoru Josef Horálek Z čeho vycházíme = Vycházíme z Von Neumannovy architektury = Celý počítač se tak skládá z pěti koncepčních bloků: = Operační paměť = Programový řadič = Aritmeticko-logická

Více

Základy informatiky. 2. Přednáška HW. Lenka Carr Motyčková. February 22, 2011 Základy informatiky 2

Základy informatiky. 2. Přednáška HW. Lenka Carr Motyčková. February 22, 2011 Základy informatiky 2 Základy informatiky 2. Přednáška HW Lenka Carr Motyčková February 22, 2011 Základy informatiky 1 February 22, 2011 Základy informatiky 2 February 22, 2011 Základy informatiky 3 February 22, 2011 Základy

Více

Paralelní systémy. SIMD jeden tok instrukcí + více toků dat jedním programem je zpracováváno více různých souborů dat

Paralelní systémy. SIMD jeden tok instrukcí + více toků dat jedním programem je zpracováváno více různých souborů dat Paralelní systémy Paralelním systémem rozumíme takový systém, který paralelně zpracovává více samostatných úloh nebo zpracování určité úlohy automaticky rozdělí do menších částí a paralelně je zpracovává.

Více

Sběrnicová struktura PC Procesory PC funkce, vlastnosti Interní počítačové paměti PC

Sběrnicová struktura PC Procesory PC funkce, vlastnosti Interní počítačové paměti PC Informační systémy 2 Obsah: Sběrnicová struktura PC Procesory PC funkce, vlastnosti Interní počítačové paměti PC ROM RAM Paměti typu CACHE IS2-4 1 Dnešní info: Informační systémy 2 03 Informační systémy

Více

ZÁKLADY PROGRAMOVÁNÍ. Mgr. Vladislav BEDNÁŘ 2013 1.3 2/14

ZÁKLADY PROGRAMOVÁNÍ. Mgr. Vladislav BEDNÁŘ 2013 1.3 2/14 ZÁKLADY PROGRAMOVÁNÍ Mgr. Vladislav BEDNÁŘ 2013 1.3 2/14 Co je vhodné vědět, než si vybereme programovací jazyk a začneme programovat roboty. 1 / 14 0:40 1.3. Vliv hardware počítače na programování Vliv

Více

Paralelní programování

Paralelní programování Paralelní programování přednáška 5 Michal Krupka 15. března 2011 Michal Krupka (KI UP) Paralelní programování 15. března 2011 1 / 13 Ještě ke kritickým sekcím Použití v praxi obvykle pomocí zámků (locks)

Více

Úvod do problematiky návrhu počítačových systémů. INP 2008 FIT VUT v Brně

Úvod do problematiky návrhu počítačových systémů. INP 2008 FIT VUT v Brně Úvod do problematiky návrhu počítačových systémů INP 2008 FIT VUT v Brně Čím se budeme zabývat Budou nás zejména zajímat jednoprocesorové číslicové počítače: Funkce počítače Struktura propojení funkčních

Více

Profilová část maturitní zkoušky 2014/2015

Profilová část maturitní zkoušky 2014/2015 Střední průmyslová škola, Přerov, Havlíčkova 2 751 52 Přerov Profilová část maturitní zkoušky 2014/2015 TEMATICKÉ OKRUHY A HODNOTÍCÍ KRITÉRIA Studijní obor: 26-41-M/01 Elektrotechnika Zaměření: technika

Více

Princip funkce počítače

Princip funkce počítače Princip funkce počítače Princip funkce počítače prvotní úlohou počítačů bylo zrychlit provádění matematických výpočtů první počítače kopírovaly obvyklý postup manuálního provádění výpočtů pokyny pro zpracování

Více

Architektury počítačů a procesorů

Architektury počítačů a procesorů Kapitola 3 Architektury počítačů a procesorů 3.1 Von Neumannova (a harvardská) architektura Von Neumann 1. počítač se skládá z funkčních jednotek - paměť, řadič, aritmetická jednotka, vstupní a výstupní

Více

CHARAKTERISTIKA MODERNÍCH PENTIÍ. Flynnova klasifikace paralelních systémů

CHARAKTERISTIKA MODERNÍCH PENTIÍ. Flynnova klasifikace paralelních systémů Úvod: CHARAKTERISTIKA MODERNÍCH PENTIÍ Flynnova klasifikace paralelních systémů Paralelní systémy lze třídit z hlediska počtu toků instrukcí a počtu toků dat: SI systém s jedním tokem instrukcí (Single

Více

Základní pojmy. Program: Algoritmus zapsaný v programovacím jazyce, který řeší nějaký konkrétní úkol. Jedná se o posloupnost instrukcí.

Základní pojmy. Program: Algoritmus zapsaný v programovacím jazyce, který řeší nějaký konkrétní úkol. Jedná se o posloupnost instrukcí. Základní pojmy IT, číselné soustavy, logické funkce Základní pojmy Počítač: Stroj na zpracování informací Informace: 1. data, která se strojově zpracovávají 2. vše co nám nebo něčemu podává (popř. předává)

Více

Paralelní a distribuované výpočty (B4B36PDV)

Paralelní a distribuované výpočty (B4B36PDV) Paralelní a distribuované výpočty (B4B36PDV) Branislav Bošanský, Michal Jakob bosansky@fel.cvut.cz Artificial Intelligence Center Department of Computer Science Faculty of Electrical Engineering Czech

Více

Řízení IO přenosů DMA řadičem

Řízení IO přenosů DMA řadičem Řízení IO přenosů DMA řadičem Doplňující text pro POT K. D. 2001 DMA řadič Při přímém řízení IO operací procesorem i při použití přerušovacího systému je rychlost přenosu dat mezi IO řadičem a pamětí limitována

Více

Profilová část maturitní zkoušky 2015/2016

Profilová část maturitní zkoušky 2015/2016 Střední průmyslová škola, Přerov, Havlíčkova 2 751 52 Přerov Profilová část maturitní zkoušky 2015/2016 TEMATICKÉ OKRUHY A HODNOTÍCÍ KRITÉRIA Studijní obor: 26-41-M/01 Elektrotechnika Zaměření: technika

Více

Úvod SISD. Sekvenční výpočty SIMD MIMD

Úvod SISD. Sekvenční výpočty SIMD MIMD Úvod SISD Single instruction single data stream Sekvenční výpočty MISD 1. Přednáška Historie Multiple instruction single data stream SIMD Single instruction multiple data stream MIMD Multiple instruction

Více

4. Úvod do paralelismu, metody paralelizace

4. Úvod do paralelismu, metody paralelizace 4. Úvod do paralelismu, metody paralelizace algoritmů Ing. Michal Bližňák, Ph.D. Ústav informatiky a umělé inteligence Fakulta aplikované informatiky UTB Zĺın Paralelní procesy a programování, Zĺın, 26.

Více

Martin Lísal. Úvod do MPI

Martin Lísal. Úvod do MPI Martin Lísal září 2003 PARALELNÍ POČÍTÁNÍ Úvod do MPI 1 1 Co je to paralelní počítání? Paralelní počítání je počítání na paralelních počítačích či jinak řečeno využití více než jednoho procesoru při výpočtu

Více

Operační systémy. Přednáška 1: Úvod

Operační systémy. Přednáška 1: Úvod Operační systémy Přednáška 1: Úvod 1 Organizace předmětu Přednášky každé úterý 18:00-19:30 v K1 Přednášející Jan Trdlička email: trdlicka@fel.cvut.z kancelář: K324 Cvičení pondělí, úterý, středa Informace

Více

Charakteristika dalších verzí procesorů v PC

Charakteristika dalších verzí procesorů v PC Charakteristika dalších verzí procesorů v PC 1 Cíl přednášky Poukázat na principy tvorby architektur nových verzí personálních počítačů. Prezentovat aktuální pojmy. 2 Úvod Zvyšování výkonu cestou paralelizace

Více

Obsah. Kapitola 1 Hardware, procesory a vlákna Prohlídka útrob počítače...20 Motivace pro vícejádrové procesory...21

Obsah. Kapitola 1 Hardware, procesory a vlákna Prohlídka útrob počítače...20 Motivace pro vícejádrové procesory...21 Stručný obsah 1. Hardware, procesory a vlákna... 19 2. Programování s ohledemna výkon... 45 3. Identifikování příležitostí pro paralelizmus... 93 4. Synchronizace a sdílení dat... 123 5. Vlákna v rozhraní

Více

Představení a vývoj architektur vektorových procesorů

Představení a vývoj architektur vektorových procesorů Představení a vývoj architektur vektorových procesorů Drong Lukáš Dro098 1 Obsah Úvod 3 Historie, současnost 3 Architektura 4 - pipelining 4 - Operace scatter a gather 4 - vektorové registry 4 - Řetězení

Více

VÝUKOVÝ MATERIÁL. 3. ročník učebního oboru Elektrikář Přílohy. bez příloh. Identifikační údaje školy

VÝUKOVÝ MATERIÁL. 3. ročník učebního oboru Elektrikář Přílohy. bez příloh. Identifikační údaje školy VÝUKOVÝ MATERIÁL Identifikační údaje školy Číslo projektu Název projektu Číslo a název šablony Autor Tematická oblast Číslo a název materiálu Anotace Vyšší odborná škola a Střední škola, Varnsdorf, příspěvková

Více

Disková pole (RAID) 1

Disková pole (RAID) 1 Disková pole (RAID) 1 Architektury RAID Důvod zavedení RAID: reakce na zvyšující se rychlost procesoru. Pozice diskové paměti v klasickém personálním počítači vyhovuje pro aplikace s jedním uživatelem.

Více

Struktura počítačů z{kladní pojmy

Struktura počítačů z{kladní pojmy Struktura počítačů z{kladní pojmy Cíl kapitoly: Úkolem této kapitoly je rozšíření znalostí o skladbě počítačů a procesorů a umožnit studentům pochopit činnost počítače a procesoru během z{kladních operací

Více

Disková pole (RAID) 1

Disková pole (RAID) 1 Disková pole (RAID) 1 Architektury RAID Základní myšlenka: snaha o zpracování dat paralelně. Pozice diskové paměti v klasickém personálním počítači vyhovuje pro aplikace s jedním uživatelem. Řešení: data

Více

PRINCIPY POČÍTAČŮ Metodický list číslo 1

PRINCIPY POČÍTAČŮ Metodický list číslo 1 Metodický list číslo 1 Téma č.1: Historie, vývoj počítačů, architektura počítače. historický přehled, předpoklady pro vývin a rozvoj počítačů nejvýznamnější osoby, vynálezy a stroje von Neumannova architektura

Více

Hardware - komponenty počítačů Von Neumannova koncepce počítače. Von Neumannova koncepce počítače

Hardware - komponenty počítačů Von Neumannova koncepce počítače. Von Neumannova koncepce počítače V roce 1945 vystoupil na přednášce v USA matematik John von Neumann a představil architekturu samočinného univerzálního počítače (von Neumannova koncepce/schéma/architektura). Základy této koncepce se

Více

1 Osobní počítač Obecně o počítačích Technické a programové vybavení... 4

1 Osobní počítač Obecně o počítačích Technické a programové vybavení... 4 1 Osobní počítač... 2 1.1 Architektura IBM PC... 2 2 Obecně o počítačích... 3 2.1 Co jsou počítače dnes... 3 3 Technické a programové vybavení... 4 3.1 Hardware... 4 3.1.1 Procesor... 4 3.1.2 Sběrnice...

Více

Operační systémy. Jednoduché stránkování. Virtuální paměť. Příklad: jednoduché stránkování. Virtuální paměť se stránkování. Memory Management Unit

Operační systémy. Jednoduché stránkování. Virtuální paměť. Příklad: jednoduché stránkování. Virtuální paměť se stránkování. Memory Management Unit Jednoduché stránkování Operační systémy Přednáška 8: Správa paměti II Hlavní paměť rozdělená na malé úseky stejné velikosti (např. 4kB) nazývané rámce (frames). Program rozdělen na malé úseky stejné velikosti

Více

Principy počítačů I Netradiční stroje

Principy počítačů I Netradiční stroje Principy počítačů I Netradiční stroje snímek 1 Principy počítačů Část X Netradiční stroje VJJ 1 snímek 2 Netradiční procesory architektury a organizace počítačů, které se vymykají struktuře popsané Johnem

Více

PB002 Základy informačních technologií

PB002 Základy informačních technologií Počítačové systémy 21. září 2015 Základní informace 1 Přednášky nejsou povinné 2 Poku účast klesne pod pět studentů, přednáška se nekoná 3 Slidy z přednášky budou vystaveny 4 Zkouška bude pouze písemná

Více

NSWI /2011 ZS. Principy cpypočítačůčů aoperačních systémů ARCHITEKTURA

NSWI /2011 ZS. Principy cpypočítačůčů aoperačních systémů ARCHITEKTURA Principy cpypočítačůčů aoperačních systémů ARCHITEKTURA Literatura W.Stallings: Computer Organization & Architecture J.L.Hennessy, P.A.Patterson: Patterson: Computer Architecture: a Quantitative Approach

Více

Témata profilové maturitní zkoušky

Témata profilové maturitní zkoušky Střední průmyslová škola elektrotechniky, informatiky a řemesel, Frenštát pod Radhoštěm, příspěvková organizace Témata profilové maturitní zkoušky Obor: Elektrotechnika Třída: E4A Školní rok: 2010/2011

Více

Čtvrtek 8. prosince. Pascal - opakování základů. Struktura programu:

Čtvrtek 8. prosince. Pascal - opakování základů. Struktura programu: Čtvrtek 8 prosince Pascal - opakování základů Struktura programu: 1 hlavička obsahuje název programu, použité programové jednotky (knihovny), definice konstant, deklarace proměnných, všechny použité procedury

Více

Sběrnicová struktura PC Procesory PC funkce, vlastnosti Interní počítačové paměti PC

Sběrnicová struktura PC Procesory PC funkce, vlastnosti Interní počítačové paměti PC Informatika 2 Technické prostředky počítačové techniky - 2 Přednáší: doc. Ing. Jan Skrbek, Dr. - KIN Přednášky: středa 14 20 15 55 Spojení: e-mail: jan.skrbek@tul.cz 16 10 17 45 tel.: 48 535 2442 Obsah:

Více

MATURITNÍ OTÁZKY ELEKTROTECHNIKA - POČÍTAČOVÉ SYSTÉMY 2003/2004 TECHNICKÉ VYBAVENÍ POČÍTAČŮ

MATURITNÍ OTÁZKY ELEKTROTECHNIKA - POČÍTAČOVÉ SYSTÉMY 2003/2004 TECHNICKÉ VYBAVENÍ POČÍTAČŮ MATURITNÍ OTÁZKY ELEKTROTECHNIKA - POČÍTAČOVÉ SYSTÉMY 2003/2004 TECHNICKÉ VYBAVENÍ POČÍTAČŮ 1) INFORMACE VE VÝPOČETNÍ TECHNICE 3 2) POČÍTAČOVÉ ARCHITEKTURY, POČÍTAČ JAKO ČÍSLICOVÝ STROJ 3 3) SIGNÁLY 3

Více

Architektura počítačů

Architektura počítačů Architektura počítačů Studijní materiál pro předmět Architektury počítačů Ing. Petr Olivka katedra informatiky FEI VŠB-TU Ostrava email: petr.olivka@vsb.cz Ostrava, 2010 1 1 Architektura počítačů Pojem

Více

Integrovaná střední škola, Sokolnice 496

Integrovaná střední škola, Sokolnice 496 Integrovaná střední škola, Sokolnice 496 Název projektu: Moderní škola Registrační číslo: CZ.1.07/1.5.00/34.0467 Název klíčové aktivity: III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Kód výstupu:

Více

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, 566 01 Vysoké Mýto Registrační číslo projektu Šablona Autor Název materiálu CZ.1.07/1.5.00/34.0951 III/2 INOVACE A ZKVALITNĚNÍ VÝUKY PROSTŘEDNICTVÍM ICT Mgr. Petr

Více

Architektura Intel Atom

Architektura Intel Atom Architektura Intel Atom Štěpán Sojka 5. prosince 2008 1 Úvod Hlavní rysem Atomu je podpora platformy x86, která umožňuje spouštět a běžně používat řadu let vyvíjené aplikace, na které jsou uživatelé zvyklí

Více

VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA FAKULTA STROJNÍ DATABÁZOVÉ SYSTÉMY ARCHITEKTURA DATABÁZOVÝCH SYSTÉMŮ. Ing. Lukáš OTTE, Ph.D.

VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA FAKULTA STROJNÍ DATABÁZOVÉ SYSTÉMY ARCHITEKTURA DATABÁZOVÝCH SYSTÉMŮ. Ing. Lukáš OTTE, Ph.D. VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA FAKULTA STROJNÍ DATABÁZOVÉ SYSTÉMY ARCHITEKTURA DATABÁZOVÝCH SYSTÉMŮ Ing. Lukáš OTTE, Ph.D. Ostrava 2013 Tento studijní materiál vznikl za finanční podpory

Více

2.8 Procesory. Střední průmyslová škola strojnická Vsetín. Ing. Martin Baričák. Název šablony Název DUMu. Předmět Druh učebního materiálu

2.8 Procesory. Střední průmyslová škola strojnická Vsetín. Ing. Martin Baričák. Název šablony Název DUMu. Předmět Druh učebního materiálu Název školy Číslo projektu Autor Název šablony Název DUMu Tematická oblast Předmět Druh učebního materiálu Anotace Vybavení, pomůcky Ověřeno ve výuce dne, třída Střední průmyslová škola strojnická Vsetín

Více

Počítač jako prostředek řízení. Struktura a organizace počítače

Počítač jako prostředek řízení. Struktura a organizace počítače Řídicí počítače - pro řízení technologických procesů. Specielní přídavná zařízení - I/O, přerušovací systém, reálný čas, Č/A a A/Č převodníky a j. s obsluhou - operátorské periferie bez obsluhy - operátorský

Více

Inovace výuky prostřednictvím ICT v SPŠ Zlín, CZ.1.07/1.5.00/34.0333 Vzdělávání v informačních a komunikačních technologií

Inovace výuky prostřednictvím ICT v SPŠ Zlín, CZ.1.07/1.5.00/34.0333 Vzdělávání v informačních a komunikačních technologií VY_32_INOVACE_31_02 Škola Střední průmyslová škola Zlín Název projektu, reg. č. Vzdělávací oblast Vzdělávací obor Tematický okruh Téma Tematická oblast Název Autor Vytvořeno, pro obor, ročník Inovace výuky

Více

INFORMAČNÍ A KOMUNIKAČNÍ TECHNOLOGIE

INFORMAČNÍ A KOMUNIKAČNÍ TECHNOLOGIE Název školy: Střední odborná škola stavební Karlovy Vary Sabinovo náměstí 16, 360 09 Karlovy Vary Autor: Ing. Hana Šmídová Název materiálu: VY_32_INOVACE_13_HARDWARE_S1 Číslo projektu: CZ 1.07/1.5.00/34.1077

Více

Historie počítačů. 0.generace. (prototypy)

Historie počítačů. 0.generace. (prototypy) Historie počítačů Historie počítačů se dělí do tzv. generací, kde každá generace je charakteristická svou konfigurací, rychlostí počítače a základním stavebním prvkem. Generace počítačů: Generace Rok Konfigurace

Více

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, 566 01 Vysoké Mýto

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, 566 01 Vysoké Mýto Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, 566 01 Vysoké Mýto Registrační číslo projektu Šablona Autor CZ.1.07/1.5.00/34.0951 III/2 INOVACE A ZKVALITNĚNÍ VÝUKY PROSTŘEDNICTVÍM ICT Mgr. Jana Kubcová Název

Více

Historie výpočetní techniky. Autor: Ing. Jan Nožička SOŠ a SOU Česká Lípa VY_32_INOVACE_1121_Histrorie výpočetní techniky_pwp

Historie výpočetní techniky. Autor: Ing. Jan Nožička SOŠ a SOU Česká Lípa VY_32_INOVACE_1121_Histrorie výpočetní techniky_pwp Historie výpočetní techniky Autor: Ing. Jan Nožička SOŠ a SOU Česká Lípa VY_32_INOVACE_1121_Histrorie výpočetní techniky_pwp Název školy: Číslo a název projektu: Číslo a název šablony klíčové aktivity:

Více

Z{kladní struktura počítače

Z{kladní struktura počítače Z{kladní struktura počítače Cílem této kapitoly je sezn{mit se s různými strukturami počítače, které využív{ výpočetní technika v současnosti. Klíčové pojmy: Von Neumannova struktura počítače, Harvardská

Více

Přednáška. Správa paměti II. Katedra počítačových systémů FIT, České vysoké učení technické v Praze Jan Trdlička, 2012

Přednáška. Správa paměti II. Katedra počítačových systémů FIT, České vysoké učení technické v Praze Jan Trdlička, 2012 Přednáška Správa paměti II. Katedra počítačových systémů FIT, České vysoké učení technické v Praze Jan Trdlička, 2012 Příprava studijního programu Informatika je podporována projektem financovaným z Evropského

Více

Pro úlohy digitálního zpracování obrazu je příznačný velký objem dat. Doposud ani rychlé počítače s konvenční sériovou architekturou nejsou schopny

Pro úlohy digitálního zpracování obrazu je příznačný velký objem dat. Doposud ani rychlé počítače s konvenční sériovou architekturou nejsou schopny Obrazová matice Pro úlohy digitálního zpracování obrazu je příznačný velký objem dat. Doposud ani rychlé počítače s konvenční sériovou architekturou nejsou schopny vykonat instrukce v čase, který odpovídá

Více

C2115 Praktický úvod do superpočítání

C2115 Praktický úvod do superpočítání C2115 Praktický úvod do superpočítání IX. lekce Petr Kulhánek, Tomáš Bouchal kulhanek@chemi.muni.cz Národní centrum pro výzkum biomolekul, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita, Kotlářská 2, CZ-61137

Více

Server je v informatice obecné označení pro počítač, který poskytuje nějaké služby nebo počítačový program, který tyto služby realizuje.

Server je v informatice obecné označení pro počítač, který poskytuje nějaké služby nebo počítačový program, který tyto služby realizuje. Server je v informatice obecné označení pro počítač, který poskytuje nějaké služby nebo počítačový program, který tyto služby realizuje. Servery jsou buď umístěny volně nebo ve speciální místnosti, kterou

Více

Paměti cache. Cache může být realizována softwarově nebo hardwarově.

Paměti cache. Cache může být realizována softwarově nebo hardwarově. Paměti cache Cache je označení pro vyrovnávací paměť nacházející se mezi dvěma subsystémy s rozdílnou přenosovou rychlostí, a jak již její název vypovídá, tak tuto rychlost vyrovnává. Cache může být realizována

Více

architektura mostů severní / jižní most (angl. north / south bridge) 1. Čipové sady s architekturou severního / jižního mostu

architektura mostů severní / jižní most (angl. north / south bridge) 1. Čipové sady s architekturou severního / jižního mostu Čipová sada Čipová sada (chipset) je hlavní logický integrovaný obvod základní desky. Jeho úkolem je řídit komunikaci mezi procesorem a ostatními zařízeními a obvody. V obvodech čipové sady jsou integrovány

Více

Přednášky o výpočetní technice. Hardware teoreticky. Adam Dominec 2010

Přednášky o výpočetní technice. Hardware teoreticky. Adam Dominec 2010 Přednášky o výpočetní technice Hardware teoreticky Adam Dominec 2010 Rozvržení Historie Procesor Paměť Základní deska přednášky o výpočetní technice Počítací stroje Mechanické počítačky se rozvíjely už

Více

VÝUKOVÝ MATERIÁL. Bratislavská 2166, 407 47 Varnsdorf, IČO: 18383874 www.vosassvdf.cz, tel. +420412372632 Číslo projektu

VÝUKOVÝ MATERIÁL. Bratislavská 2166, 407 47 Varnsdorf, IČO: 18383874 www.vosassvdf.cz, tel. +420412372632 Číslo projektu VÝUKOVÝ MATERIÁL Identifikační údaje školy Vyšší odborná škola a Střední škola, Varnsdorf, příspěvková organizace Bratislavská 2166, 407 47 Varnsdorf, IČO: 18383874 www.vosassvdf.cz, tel. +420412372632

Více

PRINCIPY POČÍTAČŮ. Schopnost logického uvažování a rešeršní práce v prostředí Internetu.

PRINCIPY POČÍTAČŮ. Schopnost logického uvažování a rešeršní práce v prostředí Internetu. Metodický list číslo 1 3. Paměti, mikroprocesory, mikrokontroléry Schopnost logického uvažování a rešeršní práce v prostředí u. 1. Téma: Historie, architektura počítače historický přehled, předpoklady

Více

Rozvoj tepla v betonových konstrukcích

Rozvoj tepla v betonových konstrukcích Úvod do problematiky K novinkám v požární odolnosti nosných konstrukcí Praha, 11. září 2012 Ing. Radek Štefan prof. Ing. Jaroslav Procházka, CSc. Znalost rozložení teploty v betonové konstrukci nebo její

Více

Architektura počítače

Architektura počítače Architektura počítače Výpočetní systém HIERARCHICKÁ STRUKTURA Úroveň aplikačních programů Úroveň obecných funkčních programů Úroveň vyšších programovacích jazyků a prostředí Úroveň základních programovacích

Více

Paralelní a distribuované výpočty (B4B36PDV)

Paralelní a distribuované výpočty (B4B36PDV) Paralelní a distribuované výpočty (B4B36PDV) Branislav Bošanský, Michal Jakob bosansky@fel.cvut.cz Artificial Intelligence Center Department of Computer Science Faculty of Electrical Engineering Czech

Více

Práce v textovém editoru

Práce v textovém editoru Práce v textovém editoru 0) Otevřete NOTEPAD a okopírujte celý tento článek do NOTEPADu. [Můžete použít zkratky Ctrl-A (označit vše) Ctrl+C(kopírovat), Ctrl+V (vložit)] 1) Najděte v tomto textu slovo "myš"

Více

Mikrokontroléry. Doplňující text pro POS K. D. 2001

Mikrokontroléry. Doplňující text pro POS K. D. 2001 Mikrokontroléry Doplňující text pro POS K. D. 2001 Úvod Mikrokontroléry, jinak též označované jako jednočipové mikropočítače, obsahují v jediném pouzdře všechny podstatné části mikropočítače: Řadič a aritmetickou

Více

Úvod do GPGPU J. Sloup, I. Šimeček

Úvod do GPGPU J. Sloup, I. Šimeček Úvod do GPGPU J. Sloup, I. Šimeček xsimecek@fit.cvut.cz Katedra počítačových systémů FIT České vysoké učení technické v Praze Ivan Šimeček, 2011 MI-PRC, LS2010/11, Predn.3 Příprava studijního programu

Více

35POS 2010 Počítačové systémy 1 Úvod, jazyk C Doc. Ing. Bayer Jiří, Csc. Ing. Pavel Píša

35POS 2010 Počítačové systémy 1 Úvod, jazyk C Doc. Ing. Bayer Jiří, Csc. Ing. Pavel Píša 35POS 2010 Počítačové systémy 1 Úvod, jazyk C Doc. Ing. Bayer Jiří, Csc. Ing. Pavel Píša http://dce.felk.cvut.cz/pos/ 1 Obsah předmětu Architektura počítače počítač jako prostředek řízení struktura a organizace

Více

Architektura procesorů PC shrnutí pojmů

Architektura procesorů PC shrnutí pojmů Architektura procesorů PC shrnutí pojmů 1 Co je to superskalární architektura? Minimálně dvě fronty instrukcí. Provádění instrukcí je možné iniciovat současně, instrukce se pak provádějí paralelně. Realizovatelné

Více

Přednáška 1. Katedra počítačových systémů FIT, České vysoké učení technické v Praze Jan Trdlička, 2012

Přednáška 1. Katedra počítačových systémů FIT, České vysoké učení technické v Praze Jan Trdlička, 2012 Přednáška 1 Úvod do HW a OS. Katedra počítačových systémů FIT, České vysoké učení technické v Praze Jan Trdlička, 2012 Příprava studijního programu Informatika je podporována projektem financovaným z Evropského

Více

Programovací jazyky. imperativní (procedurální) neimperativní (neprocedurální) assembler (jazyk symbolických instrukcí)

Programovací jazyky. imperativní (procedurální) neimperativní (neprocedurální) assembler (jazyk symbolických instrukcí) Programovací jazyky Programovací jazyky nižší assembler (jazyk symbolických instrukcí) vyšší imperativní (procedurální) Pascal, C/C++, Java, Basic, Python, php neimperativní (neprocedurální) Lisp, Prolog

Více

AGP - Accelerated Graphics Port

AGP - Accelerated Graphics Port AGP - Accelerated Graphics Port Grafiku 3D a video bylo možné v jisté vývojové etapě techniky pracovních stanic provozovat pouze na kvalitních pracovních stanicích (cena 20 000 USD a více) - AGP představuje

Více

Programovací jazyky. imperativní (procedurální) neimperativní (neprocedurální) assembler (jazyk symbolických instrukcí)

Programovací jazyky. imperativní (procedurální) neimperativní (neprocedurální) assembler (jazyk symbolických instrukcí) Programovací jazyky Programovací jazyky nižší assembler (jazyk symbolických instrukcí) vyšší imperativní (procedurální) Pascal, C/C++, Java, Basic, Python, php neimperativní (neprocedurální) Lisp, Prolog

Více

Systém adresace paměti

Systém adresace paměti Systém adresace paměti Základní pojmy Adresa fyzická - adresa, která je přenesena na adresní sběrnici a fyzicky adresuje hlavní paměť logická - adresa, kterou má k dispozici proces k adresaci přiděleného

Více

Jako pomůcka jsou v pravém dolním rohu vypsány binární kódy čísel od 0 do 15 a binární kódy příkazů, které máme dispozici (obr.21). Obr.

Jako pomůcka jsou v pravém dolním rohu vypsány binární kódy čísel od 0 do 15 a binární kódy příkazů, které máme dispozici (obr.21). Obr. Model procesoru Jedná se o blokové schéma složené z registrů, paměti RAM, programového čítače, instrukčního registru, sčítačky a řídicí jednotky, které jsou propojeny sběrnicemi. Tento model má dva stavy:

Více

Jak do počítače. aneb. Co je vlastně uvnitř

Jak do počítače. aneb. Co je vlastně uvnitř Jak do počítače aneb Co je vlastně uvnitř Po odkrytí svrchních desek uvidíme... Von Neumannovo schéma Řadič ALU Vstupně/výstupní zař. Operační paměť Počítač je zařízení, které vstupní údaje transformuje

Více

Dynamické programování

Dynamické programování Dynamické programování prof. Ing. Pavel Tvrdík CSc. Katedra počítačových systémů Fakulta informačních technologií České vysoké učení technické v Praze c Pavel Tvrdík, 2010 Efektivní algoritmy (BI-EFA)

Více

Charakteristika dalších verzí procesorů Pentium

Charakteristika dalších verzí procesorů Pentium Charakteristika dalších verzí procesorů Pentium 1 Cíl přednášky Poukázat na principy architektur nových verzí typů Pentií. Prezentovat aktuální pojmy. 2 Úvod Paralelní systémy lze třídit z hlediska počtu

Více

Výukový materiál Hardware je zaměřený především na výuku principů práce hardwaru a dále uvádí konkrétní příklady použití.

Výukový materiál Hardware je zaměřený především na výuku principů práce hardwaru a dále uvádí konkrétní příklady použití. Metodický list hardware Výukový materiál Hardware je zaměřený především na výuku principů práce hardwaru a dále uvádí konkrétní příklady použití. Postupuje od výčtu základních prvků, bez kterých se PC

Více

Témata profilové maturitní zkoušky

Témata profilové maturitní zkoušky Obor: 18-20-M/01 Informační technologie Předmět: Databázové systémy Forma: praktická 1. Datový model. 2. Dotazovací jazyk SQL. 3. Aplikační logika v PL/SQL. 4. Webová aplikace. Obor vzdělání: 18-20-M/01

Více

Architektura počítačů

Architektura počítačů Architektura počítačů Co je architektura obecně: souhrn znalostí o prvcích, ze kterých se skládá nebo dá složit nějaký celek o způsobech, kterými lze tyto prvky využít pro dosažení požadovaných vlastností

Více

Neuronové časové řady (ANN-TS)

Neuronové časové řady (ANN-TS) Neuronové časové řady (ANN-TS) Menu: QCExpert Prediktivní metody Neuronové časové řady Tento modul (Artificial Neural Network Time Series ANN-TS) využívá modelovacího potenciálu neuronové sítě k predikci

Více

Architektura procesoru ARM

Architektura procesoru ARM Architektura procesoru ARM Bc. Jan Grygerek GRY095 Obsah ARM...3 Historie...3 Charakteristika procesoru ARM...4 Architektura procesoru ARM...5 Specifikace procesoru...6 Instrukční soubor procesoru...6

Více

V 70. letech výzkumy četnosti výskytu instrukcí ukázaly, že programátoři a

V 70. letech výzkumy četnosti výskytu instrukcí ukázaly, že programátoři a 1 Počítače CISC a RISC V dnešní době se ustálilo dělení počítačů do dvou základních kategorií podle typu použitého procesoru: CISC - počítač se složitým souborem instrukcí (Complex Instruction Set Computer)

Více

U Úvod do modelování a simulace systémů

U Úvod do modelování a simulace systémů U Úvod do modelování a simulace systémů Vyšetřování rozsáhlých soustav mnohdy nelze provádět analytickým výpočtem.často je nutné zkoumat chování zařízení v mezních situacích, do kterých se skutečné zařízení

Více

VÝUKOVÝ MATERIÁL. 3. ročník učebního oboru Elektrikář Přílohy. bez příloh. Identifikační údaje školy

VÝUKOVÝ MATERIÁL. 3. ročník učebního oboru Elektrikář Přílohy. bez příloh. Identifikační údaje školy VÝUKOVÝ MATERIÁL Identifikační údaje školy Číslo projektu Název projektu Číslo a název šablony Autor Tematická oblast Číslo a název materiálu Anotace Vyšší odborná škola a Střední škola, Varnsdorf, příspěvková

Více

Algoritmy a struktury neuropočítačů ASN - P14. Neuropočítače

Algoritmy a struktury neuropočítačů ASN - P14. Neuropočítače Neuropočítače speciální výpočetní prostředky pro urychlení výpočtů neuronových sítí implementace zjednodušených algoritmů obvykle celočíselná aritmetika v kombinaci s normováním vstupních vektorů Rozdělení

Více

PROGRAMOVÁNÍ ŘÍDÍCÍCH SYSTÉMŮ

PROGRAMOVÁNÍ ŘÍDÍCÍCH SYSTÉMŮ VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA FAKULTA STROJNÍ PROGRAMOVÁNÍ ŘÍDÍCÍCH SYSTÉMŮ Procesy, paralelní procesy, souběžné zpracování Ing. Ivo Špička, Ph.D. Ostrava 2013 Ing. Ivo Špička, Ph.D.

Více

Činnost CPU. IMTEE Přednáška č. 2. Několik úrovní abstrakce od obvodů CPU: Hodinový cyklus fáze strojový cyklus instrukční cyklus

Činnost CPU. IMTEE Přednáška č. 2. Několik úrovní abstrakce od obvodů CPU: Hodinový cyklus fáze strojový cyklus instrukční cyklus Činnost CPU Několik úrovní abstrakce od obvodů CPU: Hodinový cyklus fáze strojový cyklus instrukční cyklus Hodinový cyklus CPU je synchronní obvod nutné hodiny (f CLK ) Instrukční cyklus IF = doba potřebná

Více

Architektura Pentia úvod

Architektura Pentia úvod Architektura Pentia úvod 1 Co je to superskalární architektura? Minimálně dvě fronty instrukcí. Provádění instrukcí je možné iniciovat současně, instrukce se pak provádějí paralelně. Realizovatelné jak

Více

Datové struktury 2: Rozptylovací tabulky

Datové struktury 2: Rozptylovací tabulky Datové struktury 2: Rozptylovací tabulky prof. Ing. Pavel Tvrdík CSc. Katedra počítačových systémů Fakulta informačních technologií České vysoké učení technické v Praze c Pavel Tvrdík, 2010 Efektivní algoritmy

Více

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti MI-SOC: 7 ČASOVÁNÍ A SYNCHRONIZACE TECHNICKÉHO VYBAVENÍ doc. Ing. Hana Kubátová, CSc. Katedra číslicového návrhu Fakulta informačních

Více

Architektury CISC a RISC, uplatnění v personálních počítačích

Architektury CISC a RISC, uplatnění v personálních počítačích Architektury CISC a RISC, uplatnění v personálních počítačích 1 Cíl přednášky Vysvětlit, jak pracují architektury CISC a RISC, upozornit na rozdíly. Zdůraznit, jak se typické rysy obou typů architektur

Více

Algoritmizace. 1. Úvod. Algoritmus

Algoritmizace. 1. Úvod. Algoritmus 1. Úvod Algoritmizace V dnešní době již počítače pronikly snad do všech oblastí lidské činnosti, využívají se k řešení nejrůznějších úkolů. Postup, který je v počítači prováděn nějakým programem se nazývá

Více

Systémy pro sběr a přenos dat

Systémy pro sběr a přenos dat Systémy pro sběr a přenos dat Centralizované SPD VME, VXI Compact PCI, PXI, PXI Express Sběrnice VME 16/32/64 bitová paralelní sběrnice pro průmyslové aplikace Počátky v roce 1981 neustále se vyvíjí původní

Více

Hardwarové zpracování obrazu

Hardwarové zpracování obrazu Hardwarové zpracování obrazu Cíle kapitoly: Zpracování obrazu na vývojové desce TI DaVinci řešící náročné výpočty v reálném čase 1 Teoretický úvod Prakticky můžeme zpracování obrazu rozdělit na zpracování

Více

Vrstvy programového vybavení Klasifikace Systémové prostředky, ostatní SW Pořizování Využití

Vrstvy programového vybavení Klasifikace Systémové prostředky, ostatní SW Pořizování Využití Programové prostředky PC - 5 Informatika 2 Přednáší: doc. Ing. Jan Skrbek, Dr. - KIN Přednášky: středa 14 20 15 55 Spojení: e-mail: jan.skrbek@tul.cz 16 10 17 45 tel.: 48 535 2442 Obsah: Vrstvy programového

Více

Identifikátor materiálu: ICT-1-05

Identifikátor materiálu: ICT-1-05 Identifikátor materiálu: ICT-1-05 Předmět Informační a komunikační technologie Téma materiálu Historie počítačů Autor Ing. Bohuslav Nepovím Anotace Student si procvičí / osvojí historii a vývoj počítačů.

Více

2.1 Historie a vývoj počítačů

2.1 Historie a vývoj počítačů Název školy Číslo projektu Autor Název šablony Název DUMu Tematická oblast Předmět Druh učebního materiálu Anotace Vybavení, pomůcky Ověřeno ve výuce dne, třída Střední průmyslová škola strojnická Vsetín

Více