(16) Rechnerarchitektur und -organisation  3/5 Jürgen Branke. Yovisto Academic Video Search. Speicher Prozessoren Zugriff Rechner Operationen Daten Threads Neumann CPU Befehle Ebene Ausführung Arbeitsspeicher z.B. Parallelverarbeitung Universität Karlsruhe parallelrechner kommunikationsmog bess grossenordn hoh dat buss optisch technologi neu behandl kollisionserkenn bus teilnehm sendewill ethernet leitung verfugbarkeitssignal gemeinsam sendewunsch hoch sendewunsch prioritat eindeut bus send polling teilnehmerwunsch meldeleit eig teilnehm moglich verschied bussteuerein steuer buszuteil zuteil fair sendewill erst leitung bit ubertragbar anzahl bandbreit buss bus funktionsein angesproch buss sogenannt datensammelweg hoh signalleit speziell statusinformation befehl dat funktionsein zusammenwirk voraussetz buskonzept subtraktion addition verknupf logisch speich lad alu operation typisch gespeichert funktionsein beschreibu ngen funktions inheit zustand statusregi stern akkumulato regist operand resultat operation speicher regist dat verarbeit aufgab rechenwerk gross faktor rechn ausnutz schlecht cach mehrstuf referenziert befehl nach speicher zugriff wahlfrei bindeglied benutzerprogramm dat neustart system boot systemfunktion teil arbeitsspeich cache-speich regist kapazitat zugriffszeit bit preis ziel folg organisiert cpu externspeich speicherhierarchi prinzip neumann-architektur funktionsein informationsaustausch buss datenweg intern ausgabeein steuerein rechenwerk arbeitsspeich speicherinhalt folg zustandsander global folg berechn ausfuhr neumann-rechn funktionsprinzip bus zentral kommunikation auss ergebniss ausgab speich eingab programmablauf steuer leitwerk operation ausfuhr dat programm speicher bestandteil datenfluss steuerfluss cpu ausgabewerk rechenwerk steuerwerk speicherwerk neumann goldstin burk universalrechn konzept klassisch neumann-rechn rechnerarchitektur nach aufgab zeitlich taktgeb global arbeitsrhythmus nachbarn ergebnis teilaufgab arbeitsweis teilaufgab gleichgross aufgab zerleg erford prozessor prozessorteil bearbeitungsein spezialisiert mehr anordn linear prozessor-reih fliessband pipelin pipeline-rechn job-eb anweisungseb unterteil grob benutzerprogramm besteh multi-threading symmetric java threadkonzept adressraum gleich thread prozess leichtgewicht dezidiert einheit funktionell programmiersprach elementaroperation parallelisier automat effizienzsteiger verfahr laufzeitsystem modern eben nachsthoh dekodi lad befehlsphas funf unterscheid parallelverarbeit eben ingl server-architektur ublich memory shared mimd multi-processor symmetric flynn datenstrom befehlsstrom rechnerarchitektur klassifizierungsschema verbindungsnetz processor control nstruction ultipl ata internet uber gridcomputing client-server-system workstation-clust system verteilt rechn autonom iii ibm multiprozessorsystem bezeichn verbindungsnetz schnell prozessor vollstand cray vektorrechn maspar feldrechn pipeline-rechn vertret typisch rechenwerk prozessorteil speziell fahig betriebsmittel gewiss leistungssteiger massnahm wichtig operation ausfuhr gleichzeit parallelverarbeit indikator suchregist vergleichsindikator bit-position entsprech erfolgreich maskenregist bit-position derjen inhalt speicherelement inhalt takt suchregist inhalt vergleich assoziativspeich aufbau suchmust adress speicherelement assoziativspeich dat zugriff inhaltsorientiert assoziativ kontrollstruktur ublich programm hohersprach eben berechn sequentialisier streng befehl ausfuhr vielfach arbeitsspeich cpu vielzahl transport befehlszyklus befehl folg neumann-rechn dat speicherinhalt transformation verander programm aufgab wesent neumann-engpass rechnerarchitektur alternativ leistungssteiger konzept peer-to-pe verstarkt unternehm gross mittl standard realisier typisch call procedur remot angeschloss peripheri anwenderprogramm www e-mail dateiverwalt dienstleist vorhand einzeln ausgelastet aufgab ubertrag uberlastet momentan mehr ausfall hinzuschalt rechnerleist erhoht verteilt ziel rechnernetz rechn leitung netzwerk nachricht austausch kommunikation rechn heterog autonom system verteilt algorithm verteilt vorles interfac passing messag machin virtual parallel standard-funktionsbibliothek speziell java hpfortran programmiersprach speziell heterog karlsruh virtuell torus parallelrechn vektorrechn welt rechn drittschnell macintosh-comput -prozessor mac verteilt nachrichtengekoppelt beowulf linux syst gekoppelt speich gemeinsam workstation prozessor beispiel parallelitat grobkorn job-eb parallelverarbeit mimd-prinzip prozessor vollstand multiprozessorsystem distributed nachrichtengekoppelt passing messag verteilt system simulation speich vorteil virtuell verteilt speich memory shared arbeitsspeich gemeinsam zugriff serverarchitektur heutig multiprocessor symmetric smp syst symmetr funktionalitat gleich unterscheidungsmerkmal leistungssteiger cach voll parallel overhead verlangsam worst erganz anforder leistung doppelt cas leistungsaufnahm hoh gatt multi-prozessor-maschin betriebssyst prozessorchip registersatz intel simultan prozessor theoret schatzung integer-operation rechenleist thread thread befehl takt prozessor hyperthreading multi-threading simultan befehl operationsfolg hierfur pipelin execute-phas fetch teilaufgab befehlsverarbeit aufgab takt takt reduktion takt ausfuhr operand befehl befehlsphasen-pipelining beispiel datenblock hauptspeicheradress feld datenblock chip hauptspeich cach struktur grossenordn level adress nach zugriff wahlfrei assoziativspeich cach speicherorganisation teil bewegt dat block arbeitsspeich hoh bandspeich kost hoh statisch speicherzell zugriff speicherinhalt bit transistor speich dynam grund dynamic dram ram static sram abschnitt speicherzyklus ausfuhr zeit halbleit arbeitsspeich zugriffszeit datenzugriffszeit ublich takt byt hintergrundspeich dat ghz-pc tag karlsruh knot zentral cern datagrid beispiel monat terabyt jahr scheckeinreich samtlich usa grossenordn speich speich byt anzahl massein speicherkapazitat datensatz logisch blockgross ublich block festplatt diskett zugreifbar block einheit gross speich einteil sequentiell wahlfrei mischform blockadressierbar iii beispiel speicherelement davorlieg speich position speicherelement zugriff sequentiell random rom-speich regist namenswahl arbeitsspeich teil bezeichn schreib-lese-speich herstellungsprozess nur-lese-speich aufwand zeitlich gleich position speicherelement direkt einricht ram rom beispiel wahlfrei speich eigenschaft zugriff speich gatt multi-prozessor-maschin betriebssyst prozessorchip registersatz intel simultan prozessor theoret schatzung integer-operation rechenleist thread thread befehl takt prozessor hyperthreading multi-threading simultan leistungssteiger cach voll parallel overhead verlangsam worst erganz anforder leistung doppelt cas leistungsaufnahm hoh