Последовательность выполнения лабораторной работы

В лабораторной работе необходимо изучить особенности функционирования подсистемы памяти многопроцессорной системы при следующих значения параметров структуры и режима работы.

1. В режиме без кэш-памяти при основных параметрах, взятых по умолчанию (длине моделируемой программы – 500 команд, длине и количестве повторений циклов от 4 до 4 и от 8 до 8 соответственно) определить основные характеристики системы для нескольких вариантов, отличающихся количеством процессоров (4, 8, 12, 16 и 20).

2. При тех же условиях, что и в пункте 1, увеличить длину цикла, а затем и число его повторений в 2 и 4 раза.

3. Установить режим скэш-памятью. Задать минимальные объемы кэш и оперативной памяти (16 и 256 Кбайт соответственно). Менять число процессоров, как в пункте 1. Сравнить характеристики системы с предыдущим режимом.

4. При тех же условиях, что и в пункте 2 увеличить объемы памяти обоих типов в 2 и 4 раза.

5. При тех же условиях, что и в пункте 2 изменить процентное содержание команд работы с памятью (75 и 25 % чтение и запись, а также – по 50 %), а затем – время выполнения команд чтения и записи (например, для ОП запись 4, а чтение – 1 такт; затем – при времени записи в ОП 8, а чтении – 2 такта задать время записи в кэш 4 и 2 такта соответственно). Оценить полученные при этом характеристики.

6. При тех же условиях, что и в пункте 2, увеличить длину цикла, а затем и число его повторений в 2 и 4 раза. Сравнить характеристики системы с предыдущим режимом.

7. Установить режим скэш и локальными памятями. Задать минимальные объемы памяти всех типов (8, 16 и 256 Кбайт соответственно). Менять число процессоров, как в пункте 1. Сравнить характеристики системы с предыдущими режимами.

8. При тех же условиях, что и в пункте 7 увеличить объемы памяти каждого типа в 2 и 4 раза.

9. При тех же условиях, что и в пункте 7 изменить процентное содержание команд работы с памятью (75 и 25 % чтение и запись, а также – по 50 %), а затем – время выполнения команд чтения и записи (например, для ОП запись 4, а чтение – 1 такт; затем – при времени записи в ОП 8, а чтении – 2 такта задать время записи в локальную память 8 и 2 такта соответственно). Оценить полученные при этом характеристики.

10. При тех же условиях, что и в пункте 7, увеличить длину цикла, а затем и число его повторений в 2 и 4 раза. Сравнить характеристики системы с предыдущим режимом.

11. Выполнить исследования по пунктам 1 – 7, увеличив одновременно в 2 и 4 раза объемы памяти всех типов. Сравнить характеристики системы с предыдущими режимами.

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 числа процессоров для конфигурации без кэш-памяти. Один график сроится для параметров, задаваемых по умолчанию, два других – для увеличенной длины, а еще два – для увеличенного числа повторений цикла.

5. Семейство графиков зависимостей среднего времени выполнения команды, коэффициента загрузки шины и количества кэш-промахов от числа процессоров для конфигурации с кэш-памятью. Один график сроится для минимальных объемов памятей обоих типов, два других – для увеличенных в 2 и 4 объемов. Еще одно семейство должно содержать графики зависимостей для двух новых соотношений операций работы с памятью и для измененных времен записи и чтения в ОП и кэш. Наконец, третье семейство включает в себя графики для разных длин и чисел повторения циклов.

6. Семейство графиков зависимостей среднего времени выполнения команды, коэффициента загрузки шины и количества кэш-промахов от числа процессоров для конфигурации с кэш и локальной памятью. Один график сроится для минимальных объемов памятей трех типов, два других – для увеличенных в 2 и 4 объемов. Еще одно семейство должно содержать графики зависимостей для двух новых соотношений операций работы с памятью и для измененных времен записи и чтения в ОП и локальную память. Наконец, третье семейство включает в себя графики для разных длин и чисел повторения циклов.

7. 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?