НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор
doi: 10.17586/2226-1494-2015-15-1-94-100
УДК 004.273:004.051
АЛГОРИТМ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНОЙ ПРОЦЕССОРНОЙ АРХИТЕКТУРЫ
Читать статью полностью
Ссылка для цитирования: Шаменков Н.А. , Зыков А.М., Карытко А.А. Алгоритм выбора рациональной процессорной архитектуры // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2015. Том 15. № 1. С. 94–100
Аннотация
Представлен алгоритм, позволяющий осуществить выбор процессорной архитектуры вычислительного ядра. Такая архитектура обеспечивает максимально возможный темп вычислительного процесса. Работа алгоритма основана на использовании метода скользящего окна, применяемого к фрагментам кода программ, исполнение которых занимает максимальный процент времени – «узким местам». Алгоритм обеспечивает расчет рационального числа арифметико-логических каналов вычислительного ядра процессора в зависимости от типа поддерживаемых им операций. На примере программного кода, реализующего алгоритм расчета тессеральных гармоник гравитационного поля Земли, произведен расчет рационального числа арифметико-логических каналов процессорной архитектуры. В примере учитывались арифметические операции целочисленного и вещественного сложения (вычитания), вещественного умножения, а также операции расчета значений логических предикатов. В соответствии с результатами расчета установлено, что для рассмотренного примера рациональный вариант процессорной архитектуры должен вклю- чать два арифметико-логических канала, способных выполнять указанные операции. Разработанный алгоритм целесообразно использовать при решении задач синтеза процессорных архитектур и вычислительных систем, создаваемых на их основе. Максимальный эффект использования результатов работы алгоритма достигается в процессе синтеза вычислительных систем, выполняющих задачи на основе единого математического аппарата.
Список литературы
1. Трахтенгерц Э.А. Влияние архитектуры и структуры многопроцессорных вычислительных машин на языки программирования и методы трансляции // Автоматика и телемеханика. 1986. № 3. С. 5–47.
2. Румянцев А.С. Метод отображения задач на крупногранулярные реконфигурируемые вычислительные системы // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2014. № 1 (89). С. 76–81. ЛГОРИТМ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНОЙ ПРОЦЕССОРНОЙ... Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2015, Том 15, № 1 100
3. Богданов А.Ю., Перекатов В.И., Фельдман В.М. Коммуникационные интерфейсы межмашинных свя- зей вычислительных средств семейства «Эльбрус» // Вопросы радиоэлектроники. 2013. Т. 4. № 3. С. 72–83.
4. Мыскин А.В., Торгашев В.А., Царев И.В. Процессоры с динамической архитектурой на основе схем гибкой логики // Труды СПИИРАН. 2002. Т. 1. № 1. С. 113–128.
5. Bacon D.F., Grahem S.L., Sharp O.J. Compiler transformations for high-perfomance computing // ACM Computing Surveys. 1994. V. 26. N 4. P. 345–420. doi: 10.1145/197405.197406
6. Molka D., Hackenberg D., Schone R., Muller M.S. Memory performance and cache coherency effects on an Intel Nehalem multiprocessor system // Proc. 18th Int. Conf. on Parallel Architectures and Compilation Techniques. Dresden, Germany, 2009. P. 261–270. doi: 10.1109/PACT.2009.22
7. Стегайлов В.В., Норман Г.Э. Проблемы развития суперкомпьютерной отрасли в России: взгляд поль- зователя высокопроизводительных систем // Программные системы: теория и приложения. 2014. Т. 5. № 1–1 (19). С. 111–152
. 8. Топорков В.В. Модели распределенных вычислений. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. 320 с.
9. Тель Ж. Введение в распределенные алгоритмы. М.: МЦНМО, 2009. 616 с.
10. Карпов В.Е., Лобанов А.И. Численные методы, алгоритмы и программы. Введение в распараллелива- ние. М.: Физматкнига, 2014. 196 с.
11. Чебурахин И.Ф. Синтез дискретных управляющих систем и математическое моделирование. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. 247 с.
12. Резников Б.А. Методология системных исследований. Моделирование сложных систем. Л.: МО СССР, 1990. 522 с.
13. Рой А. Движение по орбитам. М.: Мир, 1981. 544 с.
14. Ким А.К., Перекатов В.И., Ермаков С.Г. Микропроцессоры и вычислительные комплексы семейства «Эльбрус». СПб.: Питер, 2013. 272 с.
15. Гергель В.П., Мееров И.Б., Бастраков С.И. Введение в принципы функционирования и применения современных мультиядерных архитектур (на примере Intel Xeon Phi) [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.intuit.ru/studies/courses/10611/1095/info, свободный. Яз. рус. (дата обращения 30.09.2014).
16.Rau B.R. Iterative modulo scheduan algorithm for software pipelining loops // Professional Engineering. 1994. V.7. N 21. P. 63–74.
