Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương: Xử lý song song và đa lõi - Nguyễn Ngọc Hóa

 Kiến trúc máy tính
 Xử lý song song và đa lõi
 NGUYỄN Ngọc Hoá
 Bộ môn Hệ thống thông tin, Khoa CNTT 
 Trường Đại học Công nghệ,
 Đại học Quốc gia Hà Nội
2 December 2015 Hoa.Nguyen@vnu.edu.vn
 Nội dung 
  Một số mô hình tổ chức đa CPU
  SISD
  SIMD
  MISD
  MIMD
  Kiến trúc hiệu năng cao: SMP và Cluster
  Mô hình tổ chức hệ thống máy tính đa lõi (multicores)
  Core i7
  ARM11 MPCore
Computer Architecture –DepartmentDepartment ofof InformationInformation SystemsSystems @@ HoáNGUYỄN NGUYEN Ngọc Hoá 2
 Tổ chức đa chip CPU
  Single instruction, single data stream – SISD
  1 CPU: một luồng lệnh và một luồng dữ liệu một bộ nhớ
  Single instruction, multiple data stream – SIMD
  1 CPU: một luồng lệnh, nhiều luồng dữ liệu: phục vụ các máy tính xử 
 lý dữ liệu kiểu vector, array
  Multiple instruction, single data stream – MISD
  Nhiều CPU: nhiều luồng lệnh, một luồng dữ liệu không được cài 
 đặt
  Multiple instruction, multiple data stream- MIMD
  Nhiều CPU: nhiều luồng lệnh, nhiều luồng dữ liệu, được triển khai 
 nhiều trong thực tế
Computer Architecture –DepartmentDepartment ofof InformationInformation SystemsSystems @@ HoáNGUYỄN NGUYEN Ngọc Hoá 3
 SISD và SIMD 
  SISD
  SIMD
Computer Architecture –DepartmentDepartment ofof InformationInformation SystemsSystems @@ HoáNGUYỄN NGUYEN Ngọc Hoá 4
 MIMD 
Computer Architecture –DepartmentDepartment ofof InformationInformation SystemsSystems @@ HoáNGUYỄN NGUYEN Ngọc Hoá 5
 Phân loại 
Computer Architecture –DepartmentDepartment ofof InformationInformation SystemsSystems @@ HoáNGUYỄN NGUYEN Ngọc Hoá 6
 Multiprogramming và Multiprocessing
Computer Architecture –DepartmentDepartment ofof InformationInformation SystemsSystems @@ HoáNGUYỄN NGUYEN Ngọc Hoá 7
 Symmetric Multiprocessors
  Hệ thống máy tính có những đặc trưng sau:
  Hai hay nhiều bộ VXL giống nhau
  Các bộ VXL chia sẻ chung MM và I/O
  Thời gian truy cập bộ nhớ tương đương nhau đối với mỗi VXL
  I/O được chia sẽ truy cập (cùng kênh hoặc khác kênh)
  Các bộ VXL được kết nối riêng, bên trong
  Các bộ VXL có cùng chức năng (cùng tập lệnh, là lý do chính của tên 
 “symmetric”)
  Hệ thống được kiểm soát bởi OS: OS hỗ trợ tương tác giữa các bộ 
 VXL
Computer Architecture –DepartmentDepartment ofof InformationInformation SystemsSystems @@ HoáNGUYỄN NGUYEN Ngọc Hoá 8
 Ưu điểm của SMP
  Performance
  Tạo khả năng thực xử lý song song
  Availability
  Các VXL thực hiện cùng chức năng một VXL có lỗi thì hệ thống 
 vẫn có thể hoạt động
  Incremental growth
  Hiệu năng có thể được cải thiện nếu bổ xung thêm VXL
  Scaling
  Tạo lớp sản phẩm dựa trên số lượng VXL
Computer Architecture –DepartmentDepartment ofof InformationInformation SystemsSystems @@ HoáNGUYỄN NGUYEN Ngọc Hoá 9
 Tổ chức SMP 
Computer Architecture –DepartmentDepartment ofof InformationInformation SystemsSystems @@ HoáNGUYỄN NGUYEN Ngọc Hoá 10