- •Лабораторная работа №1 Исследование принципов конвейерной обработки Краткая теория
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения лабораторной работы Подготовка к работе
- •Последовательность выполнения лабораторной работы
- •Содержание отчета о выполненной работе
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №2 Исследование конфликтов в работе конвейера Краткая теория
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения лабораторной работы Подготовка к работе
- •Последовательность выполнения лабораторной работы
- •Содержание отчета о выполненной работе
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №3 Исследование принципов мультиконвейерной обработки Краткая теория
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения лабораторной работы Подготовка к работе
- •Последовательность выполнения лабораторной работы
- •Содержание отчета о выполненной работе
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №4 Исследование конфликтов в мультиконвейерных системах Краткая теория
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения лабораторной работы Подготовка к работе
- •Последовательность выполнения лабораторной работы
- •Содержание отчета о выполненной работе
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №5 Изучение особенностей работы суперскалярных микропроцессоров Краткая теория
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения лабораторной работы Подготовка к работе
- •Последовательность выполнения лабораторной работы
- •Содержание отчета о выполненной работе
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №6 Исследование типовых структур кэш-памяти Краткая теория
- •Организация кэш-памяти
- •1. Кэш-память с прямым отображением
- •2. Полностью ассоциативная кэш-память
- •3. Множественно-ассоциативная кэш-память
- •Особенности записи и замещения информации в кэш-памяти. Когерентность кэш-памяти
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения лабораторной работы Подготовка к работе
- •Последовательность выполнения лабораторной работы
- •Содержание отчета о выполненной работе
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №7 Исследование типовых структур памяти многопроцессорных систем Краткая теория
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения лабораторной работы Подготовка к работе
- •Последовательность выполнения лабораторной работы
- •Содержание отчета о выполненной работе
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №8 Исследование конфликтов в работе многопроцессорной системы Краткая теория
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения лабораторной работы Подготовка к работе
- •Последовательность выполнения лабораторной работы
- •Содержание отчета о выполненной работе
- •Контрольные вопросы
- •Индивидуальные задания. Исследование заданной подсистемы вычислительной системы
- •Библиографический список
- •Оглавление
Порядок выполнения лабораторной работы Подготовка к работе
Знакомство со всеми разделами руководства.
Получение у преподавателя задания на исследование архитектур КЭШ-памяти, алгоритмов замещения и обеспечения когерентности.
Исследование заданных архитектур КЭШ-памяти.
Оформление отчета.
Последовательность выполнения лабораторной работы
В лабораторной работе необходимо изучить особенности функционирования подсистемы «Оперативная память – КЭШ» при следующих значения параметров структуры и режима работы.
Задать одинаковые объемы оперативной и КЭШ-памяти (по 256 КБ), , а структуру моделируемой последовательности команд – по умолчанию. Длина и количество повторений цикла должны быть фиксированы (например, по умолчанию - 4 и 8 соответственно). Модель позволяет варьировать длину тела цикла и число его повторений в заданных пределах. Чтобы длина тела цикла была ровно 4 команды, необходимо задать ее от 4 до 4. Аналогично устанавливается и количество повторений цикла. Менять длину моделируемой программы (количество команд - например, от 100 до 1000 с шагом 200). Получить значения характеристик для трех типов кэш:
С прямым отображением;
Полностью ассоциативной;
Множественно-ассоциативной (2 варианта числа каналов КЭШ, например, 2 и 4).
При том же, что и в пункте 1, объеме КЭШ и увеличенном в 2 и 4 раза объеме оперативной памяти, постоянной структуре моделируемой последовательности команд (включая циклы) менять длину моделируемой программы (количество команд - например, от 100 до 1000 с шагом 200). Получить значения характеристик для трех типов архитектур:
С прямым отображением;
Полностью ассоциативной;
Множественно-ассоциативной (2 варианта числа каналов КЭШ, как в пункте 1).
При тех же исходных данных, что и в пункте 1, изменить соотношение команд записи и чтения в моделируемой последовательности (например, 80 и 20 %, а также 50 и 50%).
При тех же исходных данных, что и в пункте 3, увеличить в 2 раза времена записи в память каждого типа, а затем - увеличить в 2 раза времена чтения из обоих типов памяти при первоначальных значениях времен записи.
При тех же исходных данных, что и в пункте 1, увеличить в 2, а затем – в 4 раза количество команд в цикле.
При тех же исходных данных, что и в пункте 1, увеличить в 2, а затем – в 4 раза количество повторений цикла.
При тех же исходных данных, что и в пункте 1, для полностью и множественно ассоциативной КЭШ-памяти устанавливать все возможные методы замещения строк.
Содержание отчета о выполненной работе
Отчет должен содержать следующее:
Название и цель работы.
Исходные данные.
Общую структуру исследованной в работе подсистемы «Оперативная память – КЭШ».
7 семейств по 4 графика зависимостей среднего времени выполнения команды и количества кэш-промахов от количества команд в программе (для каждого из 7 пунктов задания). В каждом семействе строятся графики для кэш с прямым отображением, полностью ассоциативного и два – для множественно-ассоциативного.
Выводы об эффективных режимах работы подсистемы «Оперативная память – КЭШ».
Контрольные вопросы
Какую структуру имеет память современных вычислительных систем?
Какие типы КЭШ-памяти Вы знаете?
Что такое КЭШ-промах?
Какие существуют способы записи информации в кэш?
Какие алгоритмы замещения строк в кэш Вы знаете?
Что такое когерентность КЭШ-памяти?
Как влияет на характеристики работы подсистемы объем КЭШ-памяти?
Как влияет на характеристики работы подсистемы количество каналов множественно ассоциативной КЭШ-памяти?
Как влияет на характеристики работы подсистемы время выполнения операций записи и чтения?
Как влияет на характеристики работы подсистемы процентный состав операций записи и чтения в выполняемой программе?
Какой из исследованных Вами типов КЭШ-памяти дает меньше кэш-промахов?
Какой из исследованных Вами типов КЭШ-памяти имеет лучшие характеристики?
Как влияет на характеристики работы подсистемы количество команд обработки массива в цикле?
Как влияет на характеристики работы подсистемы количество повторений цикла обработки массива?
Какой из исследованных Вами методов замещения имеет лучшие характеристики?