Особенности архитектуры PA-RISK компании Hewlett-Packard

|использованию механизмов автоматического разрешения конфликтов по данным и |

|управлению аппаратными средствами. Эти средства хорошо дополняют другие |

|архитектурные компоненты, заложенные в структуру кристалла: большое число |

|исполнительных функциональных устройств, средства прогнозирования направления |

|переходов и выполнения команд по предположению, оптимизированная организация |

|кэш-памяти и высокопроизводительный шинный интерфейс. |

|Высокая производительность PA-8000 во многом определяется наличием большого |

|набора функциональных устройств, который включает в себя 10 исполнительных |

|устройств: два арифметико-логических устройства (АЛУ) для выполнения |

|целочисленных операций, два устройства для выполнения операций сдвига/слияния |

|данных, два устройства для выполнения умножения/сложения чисел с плавающей |

|точкой, два устройства деления/вычисления квадратного корня и два устройства |

|выполнения операций загрузки/записи. |

|Средства внеочередного выполнения команд процессора PA-8000 обеспечивают |

|аппаратное планирование загрузки конвейеров и лучшее использование |

|функциональных устройств. В каждом такте на выполнение могут выдаваться до |

|четырех команд, которые поступают в 56-строчный буфер переупорядочивания. Этот |

|буфер позволяет поддерживать постоянную занятость функциональных устройств и |

|обеспечивает эффективную минимизацию конфликтов по ресурсам. конфликтов по |

|ресурсам. Кристалл может анализировать все 56 командных строк одновременно и |

|выдавать в каждом такте по 4 готовых для выполнения команды в функциональные |

|устройства. Это позволяет процессору |

| | | | | | |Лис|

| | | | | |**** 7.0915.01.08 ПЗКП |т |

| | | | | | | |

|И|Ли|№ докум.|Подп. |Дат| | |

|з|ст| | |а | | |

|м| | | | | | |

| |

|автоматически выявлять параллелизм уровня выполнения команд. |

|Суперскалярный процессор PA-8000 обеспечивает полный набор средств выполнения |

|64-битовых операций, включая адресную арифметику, а также арифметику с |

|фиксированной и плавающей точкой. При этом кристалл полностью сохраняет |

|совместимость с 32-битовыми приложениями. Это первый процессор, в котором |

|реализована 64-битовая архитектура PA-RISC. Он сохраняет полную совместимость с|

|предыдущими и будущими реализациями PA-RISC. |

|Кристалл изготовлен по 0.5-микронной КМОП технологии с напряжением питания 3.3 |

|Вольт и можно рассчитывать на дальнейшее уменьшение размеров элементов в |

|будущем. |

| |

| | | | | | |Лис|

| | | | | |**** 7.0915.01.08 ПЗКП |т |

| | | | | | | |

|И|Ли|№ докум.|Подп. |Дат| | |

|з|ст| | |а | | |

|м| | | | | | |

| |

| |

|2. ОСОБЕННОСТИ СЕРВЕРОВ КОМПАНИИ HEWLETT-PACKARD НА БАЗЕ ПРОЦЕССОРОВ С |

|АРХИТЕКТУРОЙ PA- RISC |

| |

| |

|Компания Hewlett-Packard была учреждена в Калифорнии в 1938 году с целью |

|создания электронного тестирующего и измерительного оборудования. В настоящее |

|время компания разрабатывает, производит, осуществляет маркетинг и сервис |

|систем для коммерческих приложений, автоматизации производственных процессов, |

|процессов разработки, тестирования и измерений, а также аналитические и |

|медицинские инструменты и системы, периферийное оборудование, калькуляторы и |

|компоненты для использования в широком ряде отраслей промышленности. Она |

|продает более 4500 изделий, используемых в промышленности, бизнесе, науке, |

|образовании, медицине и инженерии. |

|Основой разработки современных компьютеров Hewlett-Packard является архитектура|

|PA-RISC. Она была разработана компанией в 1986 году, и с тех пор, благодаря |

|успехам интегральной технологии, прошла несколько стадий своего развития от |

|многокристального до однокристального исполнения. Архитектура PA-RISC |

|разрабатывалась с учетом возможности построения многопроцессорных систем, |

|которые реализованы в старших моделях серверов. |

|2.1 Серверы HP9000 класса D |

|В секторе рынка серверов рабочих групп компания HP представлена довольно |

|широкой серией систем HP9000 класса D. Это серия систем с относительно низкой |

|стоимостью, которая конкурирует с серверами, построенными на базе ПК. Эти |

|системы базируются на архитектуре процессоров PA-RISC (75 и 100 МГц PA-7100LC, |

|100 и 120 МГц PA-7200, а также 160 МГц PA-8000) и работают под управлением |

|операционной системы HP-UNIX. |

|Модели D200, D210 и D310 представляют собой (согласно[3]) однопроцессорные |

|системы. Модели D250, D260, D270 и D350 могут оснащаться как одним, так и двумя|

|процессорами. В своих моделях D3XX HP подчеркивает свойства обеспечения высокой|

|готовности: возможность "горячей" замены внутренних дисковых накопителей, |

|возможность организации дискового массива RAID и наличие источника |

|бесперебойного питания. Эти модели обладают также расширенными возможностями по|

|наращиванию оперативной памяти и подсистемы ввода/вывода. |

| | | | | | |Лис|

| | | | | |**** 7.0915.01.08 ПЗКП |т |

| | | | | | | |

|И|Ли|№ докум.|Подп. |Дат| | |

|з|ст| | |а | | |

|м| | | | | | |

| |

|В моделях D2XX имеется 5 гнезд расширения ввода/вывода и 2 отсека для установки|

|дисковых накопителей с интерфейсом SCSI-2. В моделях D3XX количество гнезд |

|расширения ввода/вывода расширено до 8, в 5 отсеках могут устанавливаться |

|дисковые накопители с интерфейсом Fast/Wide SCSI-2, которые допускают замену |

|без выключения питания системы. |

|Старшие модели серии обеспечивают возможность расширения оперативной ECC-памяти|

|до 1.5 Гбайт, при этом коэффициент расслоения может увеличиваться до 12. |

|Максимальный объем дискового пространства при использовании внешних дисковых |

|массивов может достигать 5.0 Тбайт. |

|2.2 Серверы HP9000 класса K |

|Серверы HP9000 класса K представляют собой системы среднего класса, |

|поддерживающие симметричную мультипроцессорную обработку (до 4 процессоров). |

|Также как и системы класса D они базируются на архитектуре PA-RISC (120 МГц |

|PA-7200 с кэш-памятью команд/данных первого уровня 256/256 Кбайт или 1/1 Мбайт,|

|а также 160 и 180 МГц PA-8000 с кэш-памятью команд/данных первого уровня 1/1 |

|Мбайт, работающей на тактовой частоте процессора). |

|Конструкция серверов класса К обеспечивает высокую пропускную способность |

|систем. Основными компонентами поддержания высокой производительности являются |

|системная шина с пиковой пропускной способностью 960 Мбайт/с, большая |

|оперативная память с контролем и исправлением одиночных ошибок (ECC) емкостью |

|до 4 Гбайт c 32-кратным расслоением, многоканальная подсистема ввода/вывода с |

|пропускной способностью до 288 Мбайт/с, стандартная высокоскоростная шина |

|Fast/Wide Differential SCSI-2, а также дополнительные возможности по |

|подключению высокоскоростных сетей и каналов типа FDDI, ATM и Fibre Channel. |

|В конструкции сервера предусмотрены 4 отсека для установки дисковых |

|накопителей, а с помощью специальных стоек (кабинетов) расширения емкость |

|дисковой памяти системы может быть доведена до 8.3 Тбайт. |

| | | | | | |Лис|

| | | | | |**** 7.0915.01.08 ПЗКП |т |

| | | | | | | |

|И|Ли|№ докум.|Подп. |Дат| | |

|з|ст| | |а | | |

|м| | | | | | |

| |

| |

|2.3 Симметричные многопроцессорные серверы HP9000 класса Т |

|Самым мощным и расширяемым рядом корпоративных серверов компании HP на базе ОС |

|UNIX является семейство HP9000 класса T. Это следующее поколение серверов, |

|которое было разработано компанией вслед за HP9000 model 870. В начале на рынке|

|появились системы HP9000 T500, допускающие установку до 12 процессоров PA7100, |

|затем HP объявила 14-процессорные системы T520, построенные на базе процессора |

|120 МГц PA7150. В настоящее время объявлены 12-процессорные системы Т600 на |

|базе процессора PA-8000, поставки которых должны начаться в 1997 году. |

|Существующие системы (Т500 и Т520) допускают замену старых процессоров на |

|процессоры PA-8000. |

|Характерной особенностью архитектуры серверов класса Т является большая емкость|

|кэш-памяти команд (1 Мбайт) и данных (1 Мбайт) у каждого процессора системы. |

|Серверы класса T используют 64-битовую шину с расщеплением транзакций, которая |

|поддерживает до 14 процессоров, работающих на частоте 120 МГц. Эффективность |

|этой шины, как и шины Runway, составляет 80%, что обеспечивает в установившемся|

|режиме пропускную способность 768 Мбайт/с при пиковой производительности 960 |

|Мбайт/с. |

|Серверы класса T могут поддерживать до 8 каналов HP-PB (HP Precision Bus), |

|работающих со скоростью 32 Мбайт/с, однако в стойке основной системы |

|поддерживается только один канал HP-PB. Для обеспечения полной конфигурации |

|подсистемы ввода/вывода необходима установка 7 стоек расширения, занимающих |

|достаточно большую площадь. Общая пиковая полоса пропускания подсистемы в/в в |

|полностью сконфигурированной 8-стоечной системе составляет 256 Мбайт/с, что |

|меньше полосы пропускания подсистемы в/в серверов класса К. Однако максимальная|

|емкость дисковой памяти при использовании RAID-массивов достигает 20 Тбайт. |

|Указанная двухярусная шинная структура сервера обеспечивает оптимальный баланс |

|между требованиями процессоров и подсистемы ввода/вывода, гарантируя высокую |

|пропускную способность системы даже при тяжелой рабочей нагрузке. Доступ |

|процессоров к основной памяти осуществляется посредством мощной системной шины |

|процессор-память, поддерживающей когерентное состояние кэш-памятей всей |

|системы. В будущих системах планируется 4-кратное увеличение пропускной |

|способности подсистемы ввода/вывода. |

| |

| | | | | | |Лис|

| | | | | |**** 7.0915.01.08 ПЗКП |т |

| | | | | | | |

|И|Ли|№ докум.|Подп. |Дат| | |

|з|ст| | |а | | |

|м| | | | | | |

| |

|2.4 Семейство корпоративных параллельных серверов HP9000 |

|Одним из последних продуктов, выпущенных компанией HP, является семейство |

|параллельных систем, представленных в настоящее время двумя моделями ESP21 и |

|ESP30. Основная концепция, лежащая в основе этих систем достаточно проста. Она |

|заключается в создании комбинированной структуры, в которой объединяются |

|возможности и сильные стороны проверенной временем высокопроизводительной |

|симметричной мультипроцессорной обработки с практически неограниченным |

|потенциалом по росту производительности и масштабируемости, который может быть |

|достигнут посредством параллельной архитектуры. Результатом такого объединения |

|является высокопроизводительная архитектура, обеспечивающая чрезвычайно высокую|

|степень распараллеливания вычислений. |

|В отличие от некоторых других параллельных архитектур, которые используют слабо|

|связанные однопроцессорные узлы, параллельная архитектура серверов ESP21 и |

|ESP30 использует высокопроизводительную SMP-технологию в качестве |

|масштабируемых строительных блоков. Преимущество такого подхода заключается в |

|том, что прикладные системы могут пользоваться вычислительной мощностью и |

|возможностями множества тесно связанных процессоров в инфраструктуре SMP и |

|достаточно эффективно обеспечивать максимально возможную производительность |

|приложений. По мере необходимости дополнительные SMP-модули могут быть |

|добавлены в систему для увеличения степени параллелизма для масштабирования |

|общей производительности системы, ее емкости, пропускной способности в/в, или |

|таких системных ресурсов как основная и дисковая память. |

|Изделия этой серии предназначены главным образом для обеспечения |

|масштабируемости, превышающей обычные возможности SMP-архитектуры, для |

|крупномасштабных систем принятия решений, систем оперативной обработки |

|транзакций, построения хранилищ данных во Всемирной Паутине Internet. Для |

|большинства приложений модели ESP обеспечивают практически линейный рост уровня|

|производительности. Это достигается посредством использования |

|высокопроизводительной шинной архитектуры SMP узлов ESP в сочетании с |

|возможностями установки дополнительных SMP-узлов с помощью разработанного |

|компанией HP коммутатора оптоволоконных каналов (Fiber Channel Enterprise |

|Switch). Управление всеми ресурсами системы осуществляется с единой консоли |

|управления. |

| | | | | | |Лис|

| | | | | |**** 7.0915.01.08 ПЗКП |т |

| | | | | | | |

|И|Ли|№ докум.|Подп. |Дат| | |

|з|ст| | |а | | |

|м| | | | | | |

| |

|При необходимости обеспечения высокой готовности системы ESP поддерживают |

|специальный слой программных средств MC/ServiceGuard. Эти средства позволяют |

|создать эффективное сочетание свойств высокой производительности, |

|масштабируемости и высокой готовности, и помимо стандартных возможностей RAS |

|(надежности, готовности и удобства обслуживания) обеспечивают замену узлов без |

|останова работы системы. |

|По сути серия EPS предоставляет средства для объединения моделей класса К |

|(EPS21) и Т(EPS30) в единую систему. 16-канальный коммутатор Fiber Channel |

|позволяет объединить до 64 процессоров в модели EPS21 (до 256 процессоров в |

|будущем) и до 224 процессоров в модели EPS30 (до 768 процессоров в будущем). |

|Общая пиковая пропускная способность систем может достигать уровня 15 Гбайт/с. |

| |

| | | | | | |Лис|

| | | | | |**** 7.0915.01.08 ПЗКП |т |

| | | | | | | |

|И|Ли|№ докум.|Подп. |Дат| | |

|з|ст| | |а | | |

|м| | | | | | |

| |

|Введение |

| |

|На данном этапе научно-технического развития выбор аппаратной платформы и |

|конфигурации системы представляет собой чрезвычайно сложную задачу[1]. Это |

|связано, в частности, с характером прикладных систем, который в значительной |

|степени может определять рабочую нагрузку вычислительного комплекса в целом. |

|Однако часто оказывается просто трудно с достаточной точностью предсказать саму|

|нагрузку, особенно в случае, если система должна обслуживать несколько групп |

|разнородных по своим потребностям пользователей. Следует отметить, что выбор |

|той или иной аппаратной платформы и конфигурации определяется и рядом общих |

|требований, которые предъявляются к характеристикам современных вычислительных |

|систем. К ним относятся: отношение стоимость/производительность, надежность и |

|отказоустойчивость, масштабируемость, совместимость и мобильность программного |

|обеспечения. Основная задача при проектировании всего ряда моделей системы |

|PA-RISC заключалась в создании такой архитектуры, которая была бы одинаковой с |

|точки зрения пользователя для всех моделей системы независимо от цены и |

|производительности каждой из них. Огромные преимущества такого подхода, |

|позволяющего сохранять существующий задел программного обеспечения при переходе|

|на новые модели были быстро оценены как производителями компьютеров, так и |

|пользователями и начиная с этого времени практически все фирмы-поставщики |

|компьютерного оборудования взяли на вооружение эти принципы, поставляя серии |

|совместимых компьютеров. |

| |

| | | | | | |

| | | | | |**** 7.0915.01.08 ПЗКП |

| | | | | | |

|И|Ли|№ докум.|Подп. |Дат| |

|з|ст| | |а | |

|м| | | | | |

|Разра| | | | |Лит. |Лист. |Листов.|

|б. |Гропянов| | |ВВЕДЕНИЕ | | | |

|Н.кон|Передери| | | | |

|тр |й | | | | |

|Утв. | | | | | |

| |

| |

| |

|Постановка задачи |

| |

|В ходе выполнения данного курсового проекта необходимо рассмотреть существующие|

|виды архитектур процессоров, охарактеризовать их преимущества и недостатки. |

|Следует детально рассмотреть какую-либо архитектуру (в данном случае это |

|архитектура PA-RISC компании Hewlett Packard), а также рассмотреть области |

|применения процессоров с выбранной архитектурой (характеристика серверов |

|компании Hewlett Packard на основе PA-RISC процессоров). Также необходимо |

|разработать программу-драйвер передачи информации между рабочими станциями в |

|локальной сети. |

| | | | | | |Лис|

| | | | | |**** 7.0915.01.08 ПЗКП |т |

| | | | | | | |

|И|Ли|№ докум.|Подп. |Дат| | |

|з|ст| | |а | | |

|м| | | | | | |

| |

| |

|РЕФЕРАТ |

| |

|Курсовой проект содержит: стр. , лит.ист. , прилож.1, рис.1 |

| |

|Ключевые слова: |

| |

|АРХИТЕКТУРА, ПРОЦЕССОР, PA-RISC, CISC, КОНВЕЙЕР, СЕРВЕР, КЕШ-ПАМЯТЬ, РЕГИСТР, |

|ИНСТРУКЦИЯ, АРИФМЕТИКО-ЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО |

| |

| |

| |

|В данном курсовом проекте рассмотрены преимущества и недостаки основных |

|существующих архитектур процессоров, детально рассмотрена архитектура PA-RISC |

|компании HewlettPackard, приведена характеристика серверов компании Hewlett |

|Packard на основе PA-RISC процессоров. |

| | | | | | |

| | | | | |**** 7.0915.01.08 ПЗКП |

| | | | | | |

|И|Ли|№ докум.|Подп. |Дат| |

|з|ст| | |а | |

|м| | | | | |

|Разра| | | | |Лит. |Лист. |Листов.|

|б. |Гропянов| | |РЕФЕРАТ | | | |

|Н.кон|Передери| | | | |

|тр |й | | | | |

|Утв. | | | | | |

| |

| |

| |

|СОДЕРЖАНИЕ |

| |

|Введение……………………………………………………………………… |

| |

|1. Характеристика существующих архитектур ………………………….. |

| |

|Основные отличия CISC и RISC архитектур……………………….. |

|Преимущества и недостатки PA-RISC архитектуры компании |

|HewlettPackard………………………………………………………… |

|Характеристика процессоров на основе архитектуры PA-RISC…... |

|1.3.1 Характеристика и особенности процессоров PA 7100…………. |

|1.3.2 Характеристика и особенности процессоров PA 7200…………. |

|1.3.3 Характеристика суперскалярного процессора РА 8000………… |

|Постановка задачи……………………………………………………. |

| |

|2. Особенности серверов компании HewlettPackard с архитектурой |

|PA-RISC………………………………………………………………………… |

|2.1 Серверы НР9000 класса D…………………………………………… |

|2.2 Серверы НР9000 класса К…………………………………………… |

|2.3 Симметричные многопроцессорные серверы HP9000 класса Т….. |

|2.4 Семейство корпоративных параллельных серверов HP9000……... |

|Заключение………………………………………………………………….. |

|Список использованной литературы………………………………………. |

|Приложение ………………………………………………………………… |

| | | | | | |

| | | | | |**** 7.0915.01.08 ПЗКП |

| | | | | | |

|И|Ли|№ докум.|Подп. |Дат| |

|з|ст| | |а | |

|м| | | | | |

|Разра| | | | |Лит. |Лист. |Листов.|

|б. |Гропянов| | |СОДЕРЖАНИЕ | | | |

|Н.кон|Передери| | | | |

|тр |й | | | | |

|Утв. | | | | | |

| |

|Заключение |

| |

|В данном курсовом проекте рассмотрены основные архитектектуры процессоров. |

|Детально рассмотрена архитектура PA-RISC компании Hewlett Packard, |

|проанализированы преимущества и недостатки этой архитектуры. Также рассмотрены |

|области применения процессоров с архитектурой PA-RISC (характеристика серверов |

|компании Hewlett Packard на основе PA-RISC процессоров). В приложении приведена|

|программа обеспечивающая передачу информации между рабочими станциями в |

|локальной сети. |

| | | | | | |Лис|

| | | | | |**** 7.0915.01.08 ПЗКП |т |

| | | | | | | |

|И|Ли|№ докум.|Подп. |Дат| | |

|з|ст| | |а | | |

|м| | | | | | |

| |

| |

|Список использованной литературы |

| |

|1.Шнитман В.С., Кузнецов М.И. Аппаратно-программные платформы корпоративных |

|информационных систем : Учебное пособие. – Минск, 1997.- 457с.: ил. |

|2.Громов Ю.Ю.,Татаренко С.И. Современные высокопроизводительные компьютеры: |

|Учебное пособие. – Тамбов,1995.- 169 с. |

|3.Гук М.И. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия : Учебное пособие. – |

|С.-Петербург, 1999.-816 с.: ил. |

| | | | | | |Лис|

| | | | | |**** 7.0915.01.08 ПЗКП |т |

| | | | | | | |

|И|Ли|№ докум.|Подп. |Дат| | |

|з|ст| | |а | | |

|м| | | | | | |

Страницы: 1, 2, 3