Диплом Мультипроцессорные вычислительные системы, номер: 18111

АННОТАЦИЯ 8
ВВЕДЕНИЕ 9
1. КОНСТРУКТОРСКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 10
1.1. Общетехническое обоснование работы 10
1.1.1. Краткий анализ существующих схемных и конструкторских решений 11
1.1.2. Технико-экономическое обоснование целесообразности разработки 12
1.2. Анализ структур мультипроцессорных вычислительных систем 13
1.2.1. Классификация МВС 13
1.2.1.1. Класс SISD 13
1.2.1.2. Класс SIMD 14
1.2.1.3. Класс MISD 14
1.2.1.4. Класс MIMD 15
1.2.2. Основные классы структур современных мультипроцессорных вычислительных систем 15
1.2.2.1. Массивно-параллельные системы 15
1.2.2.2. Симметричные мультипроцессорные системы 17
1.2.2.3. Векторно-конвейерные системы 17
1.2.2.4. Кластеры 18
1.2.2.5. Гибридные системы 19
1.2.3. Мультипроцессорные SMP-системы 19
1.2.3.1. Мультипроцессорные вычислительные системы с общей памятью 22
1.2.3.2. Мультипроцессорные вычислительные системы с распределенной памятью 23
1.2.4. Модели связи и архитектуры памяти 24
1.2.5. Мультипроцессорная когерентность кэш-памяти 25
1.3. Комплекс системной поддержки доступа к общей памяти и портам ввода-вывода МВС 27
1.3.1. Недостатки типовой мультипроцессорной вычислительной системы 27
1.3.2. Улучшения типовой мультипроцессорной вычислительной системы 28
1.3.2.1. Структура взаимодействий в МВС с матричным коммутатором 32
1.3.2.2. Матричный коммутатор мультипроцессорной вычислительной системы 34
1.3.2.2.1. Функциональная схема матричного коммутатора 35
1.3.2.2.2. Принципиальная схема матричного коммутатора 37
1.3.2.3. Когерентность кэш-памяти мультипроцессорной вычислительной системы 39
1.3.2.3.1. Протокол MESI 40
1.3.2.3.2. Альтернативные протоколы 41
1.3.2.4. Особенности функционирования ОС в мультипроцессорной вычислительной системе с общей памятью 43
1.3.2.4.1. Симметричная мультипроцессорная обработка 44
1.3.2.4.2. Нити 46
1.3.2.4.3. Семафоры 47
1.3.2.4.4. Тупиковые ситуации 49
1.3.2.4.5. Защита информации в ОС МВС с общей памятью 51
1.4. Временные исследования аппаратной части 52
1.4.1. Параметры производительности матричного коммутатора 52
1.4.2. Временные диаграммы работы матричного коммутатора 53
2. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ 55
2.1. Исследование современных МВС 55
2.1.1. Симметричная многопроцессорная архитектура 55
2.1.2. Массовая параллельная архитектура 56
2.1.3. Кластеры 58
2.1.4. Кластеры с отражением памяти 58
2.1.5. Архитектура ccNUMA 59
2.1.6. Архитектура COMA 60
2.1.7. Примеры МВС различных типов 60
2.2. Оценка производительности систем 61
2.3. Предложения по реализации комплекса системной поддержки доступа к общей памяти и портам ввода-вывода 66
3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 69
3.1. Технология аппаратно-программной системной поддержки доступа к общей памяти и портам ввода-вывода 69
3.1.1. Выбор и обоснование типа элементной базы 69
3.1.1.1. Технология ТТЛ(Ш) 69
3.1.1.2. Технология ЭСЛ 70
3.1.1.3. Технология nМОП 71
3.1.1.4. Технология КМОП 71
3.1.2. Выбор схемотехнологии элементной базы 72
3.1.3. Обоснование выбора элементной базы 73
3.1.4. Основы реализации протоколов когерентности кэш-памяти 77
3.1.5. Особенности реализации ОС МВС 79
3.1.5.1. Подходы к организации нитей и управлению ими 79
3.1.5.2. Реализация семафоров 80
3.1.5.3. Предотвращение тупиковых ситуаций 87
3.1.5.3.1. Линейное упорядочение ресурсов 87
3.1.5.3.2. Иерархическое упорядочение ресурсов 88
4. ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 90
4.1. Разбиение работы на экономико-функциональные блоки 90
4.2. Составление сетевого графика 90
4.3. Диаграмма Гантта 92
4.4. Определение себестоимости и ее структуры 92
4.5. Маркетинговое исследование 96
5. ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ 97
5.1. Анализ опасных и вредных факторов, возникающих на рабочем месте пользователя 97
5.1.1. Общий анализ опасных и вредных факторов 97
5.1.2. Общие последствия работы за дисплеем 97
5.1.3. Электромагнитное воздействие 100
5.1.4. Радиобиологическое воздействие 100
5.1.5. Шумовое воздействие 101
5.1.6. Недостаточная освещенность рабочей зоны 101
5.1.7. Психофизическое воздействие воспринимаемой информации 102
5.2. Определение класса условий труда по показателям тяжести и напряженности 103
5.3. Выводы и рекомендации по работе за компьютером 104
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 106
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 104