Хід виконання роботи

1. Вивчити теоретичні відомості.

2. Отримати допуск до роботи.

3. Вибрати за методичними вказівками варіант завдання.

4. Накреслити дерево арифметичного виразу.

5. Скласти звіт по лабораторній роботі.

6. Відповісти на запитання для самоперевірки.

Запитання для самоперевірки

1. Що являє собою конвеєр?

2. Як за можливостями можна класифікувати конвеєр?

3. Що являють собою конвеєрні системи з роздільним керуванням? Навести особливості та недоліки системи К1.

4. На які типи поділяються багатофункціональні конвеєри, виходячи зі швидкості зміни функцій?

Таблиця 5.1

Арифметичний вираз, кількість шарів в конвеєрі N,

коефіцієнти τ_* та τ_/

Номер варіанта	N	τ*	τ/	Арифметичний вираз
1	3	2	3	(A+B+C)*(D+G)/E+L*K/F
2	2	3	4	A*B+C*D+G*K(L+H)*E
3	3	2	4	(A+B/C*G)*(K+E+L)/R+D
4	2	3	5	A*B/C+D*E(G+K/L)+M
5	4	2	5	A+B+C/D+G*(K/L+M+N)
6	2	2	4	A+B*(C+D*E*(G+L/K))+N
7	3	4	5	A*(B+C/D)+G*K*L+M/N
8	2	3	5	A/B+(C+D*E)*(G+K/L*M)
9	4	2	3	(A*B+C/D+G*K)(M+N+E)
10	4	2	4	A/B+C/D+G*(K+L*(M+N))
11	3	2	4	A+B*C+D/E+F(G+H)+K/L
12	3	3	4	A*B*C+D*E+F(G+H)+K+L
13	4	2	3	(A+B)/(C+D)*E*F+G/H+K/L
14	3	2	4	(A+B)/(C+D*E)+F+(G+H)/K*L
15	2	3	4	A/B*(C+D)+E*F*G*H+K/L
16	3	3	5	A+B*C(D+E/F)+G*H/(K+L)
17	4	2	4	(A+B*C+D*E)/(F+G*H+K*L)
18	3	3	4	A*B+C*D+E*F+G*H+K/L
19	3	2	3	A+B+C+D+E/(F+G/(H+K*L))
20	4	2	4	A(B+C(D+E(F+G(H+K/L))))

Лабораторна робота 6 аналіз функціонування конвеєрних обчислювальних систем

Мета роботи: аналіз функціонування та ефективності конвеєрних обчислювальних систем.

Загальні теоретичні відомості

Критерії ефективності конвеєрної системи. Як критерії ефективності розв’язання задачі (обчислення арифметичних виразів) будемо розглядати :

• коефіцієнт прискорення

K_n=T₀/T_N , (1)

де T₀ –- час розв’язання задачі в традиційній ЕОМ (однопроцесорній), який дорівнює сумі часів виконання операцій додавання, множення та ділення; T_N – час розв’язання задачі в конвеєрній системі;

• коефіцієнт завантаження конвеєра

K_з=T₀/(N*T_n), (2)

де N – кількість шарів в конвеєрі.

Приклад. Зробимо аналіз функціонування конвеєрних ОС різних типів для заданого арифметичного виразу

(A+B)+C/D+G+(K/L+M+N). (3)

Будь-який арифметичний вираз із змінними можна графічно подати у вигляді дерева.

На рис. 6.1 зображено дерево арифметичного виразу (3):

Р ис. 6.1

Час обчислення даного арифметичного виразу в традиційній ЕОМ можна визначити таким чином:

T₀=5T_C+2T_g+Т_m ,

де T_C – час операції додавання, T_g – час операції ділення, Т_m – час операції множення.

Нехай задано τ_с =1, τ _g=5τ_с, τ _m=2τ_с,

де τ_с – час операції додавання в одному шарі конвеєра, τ _g – час операції ділення в одному шарі конвеєра, τ _m – час операції множення в одному шарі конвеєра.

Відповідно T_C= N* τ_с; T_g= N*5* τ_с; Т_m=N*2* τ_с.

Тоді при послідовному виконанні всіх операцій даного виразу в конвеєрі з N=4, де N – кількість шарів конвеєра

T₀=5*4*τ_с +2*4*5*τ_с + 4*2*τ_с =68 τ_с .

1) Розглянемо діаграму роботи конвеєра з динамічною перебудовою, наведеного на рис. 6.1, для випадку з N=4 (рис. 6.2).

Рис. 6.2

Використовуючи вирази (1) та (2), визначимо коефіцієнти прискорення та завантаження:

K_n=T₀ /T_дин = 1,62;

K_З=T₀ /(N*T_ДИН)= 0,405.

2) Розглянемо діаграму роботи конвеєра зі статичною перебудовою (рис. 6.3).

Рис. 6.3

Використовуючи вирази (1) та (2), визначимо коефіцієнти прискорення та завантаження:

K_n=T₀ /T_ст = 1,45;

K_З=T₀ /(N*T_ст)= 0,362.

3) Розглянемо діаграму роботи конвеєра з постійним тактом (рис. 6.4).

Рис. 6.4

Використовуючи вирази (1) та (2), визначимо коефіцієнти прискорення та завантаження:

K_n=T₀ /T_пост = 1,24;

K_З=T₀ /(N*T_пост)= 0,309.

В табл. 6.1 наведено значення коефіцієнтів прискорення та завантаження під час розв’язання задачі обчислення арифметичного виразу в конвеєрах різних типів.

Таблиця 6.1

Значення коефіцієнтів прискорення та завантаження

Тип конвеєра	Кn	КЗ
з динамічною перебудовою К2.1	1,62	0,405
зі статичною перебудовою К2.2	1,45	0,362
з постійним тактом К1	1,24	0,309

Аналіз результатів ефективності конвеєрів різних типів під час розв’язання задачі, що розглядається, дозволяє зробити такі висновки:

• використання конвеєру типу К2.1 дозволяє розв’язати задачу за мінімальний час;

• за ступенем використання обладнання (завантаження конвеєра) перевагу слід віддати конвеєру типу К2.1.

Вихідні дані:

- арифметичний вираз (табл. 5.1);

- кількість шарів конвеєру (табл. 5.1);

- значення коефіцієнтів τ_* та τ_/ (табл. 5.1)_.

Номер варіанта визначається викладачем.