referat maria - bas, iit-basiit.bas.bg/esf40/referati/m_vladimirova/referat.pdf · 12 ˇ ˇ 32 ˆ ,...

27
BG051PO001-3.3.04/40: „ , (2007-2013) - , " !" " , -, ! : ? ! " "#. : $ %& -() 2010 .

Upload: others

Post on 06-Jan-2020

4 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: referat maria - BAS, IIT-BASiit.bas.bg/esf40/referati/M_Vladimirova/referat.pdf · 12 ˇ ˇ 32 ˆ , ultrasparc t2 ˇ ˇ 64 ˆ [1]. power5 , ˇ ibm, ˘ ˇ power4 ˆ

������ BG051PO001-3.3.04/40: „����� � ��������������� � ���� ������������ �� ������� � � ������� � ��� ����� � ����������,

����� � � ����� � ������ � ���� ��� ���� ��”

�������� �� �������� � ��������� �������� �� ��������� �������� ���� (2007-2013) � ��������� �������� - ����������� �� ������������, ����� �� � ������� �� ��������� �������� "������� �� !��"���� �������" ����������

“�������� �� ��������� �� ����������, ����-����������,������������� � ����� �!���”

� � � � � � � ���:

� ����� � ������ � ��� � ���� ������� ��� ���������? !�� � �� ���� ��� ������� �

�������"���� �"�������#�����.

�������:

$��� % &�� '�������� ������ ������ � ��� ���-(�)

2010 .

Page 2: referat maria - BAS, IIT-BASiit.bas.bg/esf40/referati/M_Vladimirova/referat.pdf · 12 ˇ ˇ 32 ˆ , ultrasparc t2 ˇ ˇ 64 ˆ [1]. power5 , ˇ ibm, ˘ ˇ power4 ˆ

2

���� * � �������� ������ ��� � �������, � ��������� � �� ���� �� � ���������

�� ����� ��� ���������, � ��� ��� ��������� � ���������, � ���&� ��� � ����

� ������ ��� ���������. * � �� ���� ����� ��+����"�+��� �� ����� �

���������, �� ���� ����� Intel. �� �� ���� , �+��� � ������������ ������

������������� ���� 1971., � � �� �� ����+��� ����� � � ���� � �� ������������

���������. ����&� � � ���&� ��� � ����� � ������ ��� ��������� � �

���� ����� ����� ,-���"��� ��� ����� �������������. ����&� � �

����+��� �� ��� � �� �� ��� � ��������� � ������ ��� ���������. ���� � �

������� ���� ��� ������� � �"�������#����� ��� ���� ��� ����& �

������ ��&�. )���� � ����� ���� �� , ���"��� ��� �"�������#���

�� ���. !����� � � �� �� � ������ � (�������� �"�������#���.

1. ����� ������ ������� ��������� ������� ����� Intel

-����� ��� ������� ����#��� � ��� �� ���� �� ������� �� "����&� �

�������,������� ����#�����, ���� � "����&� ��� ������� ����� [1].

.���#��� � ������������ ��� ����� �� �� � �� ��� ������ � �������"��.

!������ ��� ����#��� � ���� � �������, ����� ������� ����� � ����� �� �

������� � ����� � ��, � ����� � � &����� � � �� ����� ����� � ������.

/� ����� ������ ������������� (Intel, 1971 .) ��������������� &�����

������ ��� ��� ����& � ������ �� �������������� ����� ��� ��� �. ���

�������������� �� ��& � �����, ����� ��� ����� � �� � ����#���

����, ������� &������� ���� �� "����&� ����������� � &�������� � �

����� ��� ������ �� ��������������. � ������� � ��� ������ ����� ��

������ ��� ��-��+ � � "������� ��� � �������"� � ���� ��. ��� �� ���� �

�� �������� �� ��-���" ���� ������ ��� ����& ��� � �������"� ��� ����� ����

�������� ��� �������������� ����� Intel ���� 20-�� ���:

• ������� " ������� 8-����� ������������� I8080 (����� &����� 2 MHz,

6000 �� ������, 64. ����&��� ����) � ��� ������� � ����� ��� ������

����� �� ����#��� Altair [1, 2].

• $�������������� I8086 (16 bits, 10 MHz, 29 000 �� ������, 1 Mbyte)

������� ��� � � ���"���� � ���� �� ���������� � �����&� � � ���"����. ��, �

������� � �������������� ������ ����� �� ����#��� IBM [1, 3].

Page 3: referat maria - BAS, IIT-BASiit.bas.bg/esf40/referati/M_Vladimirova/referat.pdf · 12 ˇ ˇ 32 ˆ , ultrasparc t2 ˇ ˇ 64 ˆ [1]. power5 , ˇ ibm, ˘ ˇ power4 ˆ

3

• $�������������� I80286 (16 bits, 6 MHz, 134 000 �� ������, 16 Mbytes

����&��� ����) ������� &�������� � ���"���� � �� ��,��, ����"� ����

1Gbytes � � ����&� ����� [1, 4].

• $�������������� I80386 (32 bits, 33 MHz, 275 000 �� ������, 4 Gbytes

����&��� ����) ������� ������� � ���"���� � �� ��,��, ����"� ���� 64

Tbytes � � ����&� ����� [1, 4].

• $�������������� I80486 (32 bits, 50 MHz, 1.2 �� .�� ������, 4 Gbytes

����&��� ����) ������� ����"� ���� 64 Tbytes, ��+ ��� ��� �����, ����

������&� ���������� [1, 4].

• ' ������������� Pentium (32 bits, 166 MHz, 3.1 �� .�� ������ , 4 Gbytes

����&��� ����, 64 Tbytes ����"� ����) � ���� ��� Intel ������� �"������� �

��� ���,��� ����� � ������� � ���"���� �� ����� ��� ����� � [1, 5].

• ��� Pentium Pro (64 bits, 200 MHz, 5.5 �� .�� ������, 64 Gbytes ����&���

����, 64 Tbytes ����"� ����) �� "������� ��� �"������� � �������"� �

����� � ������� � ������ "� ��� �������, �������� � �������, ���

����� � � � ����"���� � ��&���� ��, �������, �������+� �"����������� �

�������[1, 5].

• Pentium II (64 bits, 300 MHz, 7.5 �� .�� ������, 64 Gbytes ����&��� ����,64

Tbytes ����"� ����) ������� ��� ������ MMX Intel, ����� �� �������

������� � � �������� �����-"��� � ���& � � � [1, 5].

• ' Pentium III (����� &����� 1.26 GHz, ������ �� 133 MHz) � ����� �

����� ���� � � ���"���� � �������� ����"�� � 3D ���� [1, 5].

• Intel Itanium 2 (����� &����� 1.5 GHz, ����� &����� ������ � ��

400 MHz � ���� 128 bits, 6 Mbytes L3 ���) ���������� ��"��������

�� ��"���� � ����� � ������ � �������� � ������������������ �

��� �&����, ��� �� � � �"����� � ������� ��. ������� �� ��� ������ �

��������� � ����� � ��&���� �� � ���"������ (EPIC – Explicit Parallel Instruction

Computing) [1, 6];

• $�����������"�� ����������� Pentium M (����� &����� 1.6 GHz,

����� &����� ������ � �� 400 MHz, L2 ��� 1 Mbytes) ���"��� �����

������������ ��� ���� � ������� � ��� �� �"���� � ���" �����,

�� ����� � ����� ��, � ������� � ���� �� � � �"����� ���������� [1];

Page 4: referat maria - BAS, IIT-BASiit.bas.bg/esf40/referati/M_Vladimirova/referat.pdf · 12 ˇ ˇ 32 ˆ , ultrasparc t2 ˇ ˇ 64 ˆ [1]. power5 , ˇ ibm, ˘ ˇ power4 ˆ

4

• $�������������� Celeron (����� &����� 2.5 GHz) � ���� � &� �

���� � ������� � ���" �����, � ������� � ���� �� � ����������

� �"����� � �����������;

• ��� Pentuim IV (����� &����� 2 GHz – 3.2 GHz, 42 ����� �� ������,

����� &����� ������ � �� �� 800 MHz) �� ����� ����#&���� � �����

������������ ��� ������ �� ����� ������ �������"�.

• Intel Xeon (����� &����� 3.06 GHz, ����� &����� ������ � �� 533

MHz, &�� � 604 �����, ��"�������� �� ��"���� 1Mbyte L3 ���, '/�

����"����� ������ ��� �� 4.3 Gbytes/sec) � ���� � &� � ����� �

�"����������� � �������� ������� � ���� � �� ��� � ��������. �������

� ����� � ��� ����� ��� Intel Netburst Microarchitecture � ����� �����

��� �����.

��������� � ���� ��� � ��������������� � ����������� �

�������� � ������ �����, ��������� � ��������� � ����

��������� (ILP- Instruction Level Parallelism) � ���������� ��������� � ������.

��� ����� � ������ � ����� &����� ���#&�� �"����� ��,�������

��&������� �� ������, ��� ����� �� ��,����� ��� ���� ���, ��� � ����

�������� � �������� � ������ �� ��. '������� ������ &������

����������� ���"���� ����� ������������ ��� &��� "����&� � ����

����� � ������� ��� � ���"����. /� �� ��� �������� � ����� � � ������ ���

�� ��,����� ����� ��� � ������� � "���� � �������, ����� � ���,

������� �� � ��. -��� ��� ����� � ������� � ��������� ���

� ���"���� � � �� "����&� ���� � ���"������, ����� � � � �� � ��� � �����.

!"������� ��� ��������� ������ � � ������� ����� � ����� ���� �

"����,���, ���"���+� �� ������ ��� ����� � �� � ������� � ���"���� �

������ ��� ��� � �����. /� �� ��� ���������������� � � �� ���"��

������& � ���� ���, � ���"����, ����� � ���� ����� �� � �� ������ �. * ���

��� �� �������� � ���"���� � ��������, ���"���+� ����� ��� ����� � ��

� ���"������ � ���, �������� �� ������������ ����" ��� � ����&� �� ����,

������ � ������.

' ������������"�� ����������� � ����� ����� ��� ����� �� ���

������� � ������� � ��������� ��� ���� (TLP – Thread Level Parallelism).

* ��� ��� �� ���� ����� ������ ��� ����� � �� ������ � �� �����

Page 5: referat maria - BAS, IIT-BASiit.bas.bg/esf40/referati/M_Vladimirova/referat.pdf · 12 ˇ ˇ 32 ˆ , ultrasparc t2 ˇ ˇ 64 ˆ [1]. power5 , ˇ ibm, ˘ ˇ power4 ˆ

5

������� � ��� ��� ��� ����"���� � ���������� � ��&���� ��, ������+

����� � � ���"���� �� ��������� � �� � ������ ������� ��.

.����&� ������� ��� ������� ��� ��������� �, &� �������� �� �� �

���� ����#��� � � &���� � ��-��� �� ����� ��������. * � �� ���

���� ��� ���� �� ����"����� � ������ ��� ���� �������� – ���� ��

���"���� ����� ������ � ����������� ������� �� ��������, ����� ���"����

���� ������ �� ,-&���� ������� ��� � � � � ���"����. ! ��� ������ �

��� � � � ���"���� ��� �� ��,��� � � ���"���� � ���� �� � ��� ��

���"���� �� ����� � ���, ��� � � ���"������ � ��� � � ���. * ����� ��,

�������� � ����� ��� ���� ��� ���� �������. ��� �+�, ������� ���

��������� �������,���� � ,������� �� ������, �� ���� �� ���� &� ,&�

,-�������� � ��� ���������� �������,��� ����������� � � ���� � �����

������ � ����� � ������ � �� ������ �� ����� ������ ��������. )���" ��

��� ,������� �������� � � �������� � "����&�+ �� �������, �

�������� �, � "����� � ����� � ������, ��� ������ �� ���� ��� ��-�����

������� ��� � � � � ���"����. '������ ��� ��� ����� � �������� �� �

���������� � �� ����+ ��� �� � ���� ����#���. 0������ � ��� �������

���� � ��&���� � ���������� � �����&� ��� � ���"����, ��� �+�

� ���"���� ��� �� ��,��� ���� � ������ � �� ��,����� ����� �����+�

���� ��. ����� ���� ���&� � �"������� ��� ��������� �������� � �������

��� ��� � ���������� ���������� ��� �����& � � ���"����, ���� �

���������� ��� �����& � � �.

��������+� &�� �� ��� ����� � ������ � ������������ ����

�"������� ��� ��������� ������������� � &���� � "����&� � �����

���������� ������ � � &���� � ���� � �� �"��� � ��+ ���. ���� ��� ���

������� �������,������� ��������, � � � 100-����� ��� ������� ��� �.�. n-

��� � "����&� � ���� ����� � ��� "����,��� � �������� � ���� �� n-

��� � "����� ��, ��, ��� �� �� ��� �� �&�+ ����� � ���� �����

���� ��� �� ���������, ����� � � ���"���� ��� ������ ��������.

� ���& �, ��"��� � "������ � ������ &����� � "�����

������������ ���� �������� ����� ����� ���� ��� ����� ��� ��� �

������� � �������, ����� � ��� � �. . ����� � �� �� �������, &� ����&���

����&���� � ������� �� ��� �� �&� � ��� � ���"���� � ��������� �

Page 6: referat maria - BAS, IIT-BASiit.bas.bg/esf40/referati/M_Vladimirova/referat.pdf · 12 ˇ ˇ 32 ˆ , ultrasparc t2 ˇ ˇ 64 ˆ [1]. power5 , ˇ ibm, ˘ ˇ power4 ˆ

6

��+����"�� � &���� � ��"� ���� ��� �������� ��� ��� ����� � ��

������.

!������ ��� ����#��� � ������� ����� � ���"��� �������������

�������� ������� ��, ����� � � �������� ������� ��, ������� �

������� ���� � � ������, �"��������, ����� � � � �� ��� ����, �������

�� ����� � ������� � ��� ��, �������� ����� ��� �� � �, "& � �

��� �&���� ������� �� � ���� ���� ��&���� ���, �������� ����#��� �

����� ���� � – ������.

!������ ��� ��� ����& � �������� ���#&�� �� �� � �����������

���� �����, ���"���+� ������ ��� � ������ ��� ����� �������"� �

� ����� � ������������"�� ����������������. /� �� ��� �� �� ��� �

��������� ������������"�� ������� ��� �������������� �

"������� ��� � � �� �������� ��� ����� � �, ��� ��� �� ���� ����:

� �� ������ ��&���� ��, �� �&����� �"������������, �� ������ � � �� ������

��&���� �� � �� ��& � � �� ������ ��&���� ��. !�+� �� �� �����

����#&���� � � �� ��� � ������� �� ��� "������� ��� ��� ��� ����� �

�������� � ���������, ��� ����� � �, ����� � �� �� ���

����� � ���� � ���"������ � ����"���� ��� ��&���� �� � ��� ������ �

����� � ��&������� ��� ���"��� �� ��� �� ��������.

��������� �� ��#��������� �� ������������ �� ���������� �#���

��������"� ������� �� ����������������� �� ����������� �� ���� 18–24 ������

���������� ��� ������ �� ��� (� ��������� �� ���� �� �������������

������������ !����) [1]. $��-���!�������� ���������� �� ����������������� �

����!��� ������� 1983–2002 �. �������� �� ���"������ �� �������� !������

�� ����������� �� 5 MHz �� 3 GHz � �� ����!������ �� ���� �� ������������,

���������� �� ���� ��"���� �����. �� 2002 �. ���� ����� � ������

����� � ����������� ����������� ��������� �� ���������� ������ ��

�� ������ �������� ��������, ����������� � �� �������� � ���� �����.

2. ��������� ��� ����� � ��������

%����� ���� �� ��������� �� ������������� ��������� � ��!�������� ��

���� ������� �� ����������� �� �������� !������ �� ���������������� ��

���"���� �� ����������������� �� [7-21]. ������� �� ���� ��� Intel

������, &� "����&� ��� ������ &����� �������� ��� �� � ���� � 20% ����

Page 7: referat maria - BAS, IIT-BASiit.bas.bg/esf40/referati/M_Vladimirova/referat.pdf · 12 ˇ ˇ 32 ˆ , ultrasparc t2 ˇ ˇ 64 ˆ [1]. power5 , ˇ ibm, ˘ ˇ power4 ˆ

7

�� ������ � �������,������� �" � 13% � ��+������ � �� �"��� � � ����

�� "����&� ��� 73% [1]. !�+� �� ���� ��� ������ &����� �������� �

�� � ���� � 20% ���� �� ���� � �� �"��� � � ���� � 49% ���

�������,������� �������� ��� ��� � 13%. �"���� ��������, ��,�� ����� ���

��� &�����, ��� � 20%, ���"��� ������ � ��� 73% ������������ ����

��� �� �"��� ����������� � ��+� � ���� ��� �������� � �� � ���� ���

������ ����� &�����.

' ����� ����� �������� ������� ���� � � ������ ���

��������� ��� ���&�� �������� � ������ ����#��� �� ����� �������

���������� ����#��� � ������� � ���������� �� �&� ��� ����� �� �� �

,,��� �” ��� ��� ��� "����� � ������ �������,������� ������� ��� ����#��� �

�������: ,,�������” �� ������� (memory wall), ,,�������” �� ������������� �� ���

���������� (ILP wall), � ������������ ,,�����” (thermal wall).

,,!�� �” ����� ���������� "����&�+� �� � &���� ����� ����"

�������,������� �� ��� �� �������� � �����. .�� �� ����� ������� ���, &�

�� ��� ��� �������� ������� �� �� ����+ ��� ����� � &��� � � ���"���� �

&��� �/���� � �, ����� ��� � ��� �� � ���� ������ � �� �&�

������ � ������������ ���. �� ����+�� ���� ������� �� ���� �� ����#��� ���

�������� � ������� ��� ��� ��-����� ���-����� ������ �� �� ����� ����

�����&� ������� � � ���� ,,��� � �����” � ������������ ���� ����#��� �

������.

,,!�� �” ����������� � ���"������ �������� ��"� ������ ���

������ � ������& � ��������� � � ���"���� �� ����� �� ����� �

������� ��� ����� � �������� ��� ���. ���� ������� &���& � �� ���������

&��� ����"���� ��� ��&���� �� ��� ����� ������ ��� �����.

����� � ,,��� ” �������� � &���� ��� "����&� � ����,� � ��+ ��� �

�+��� ��� ������ &����� �����������. ������� ��� ������� �

����� � ����#��� ��� ������� � ������ ������� � ���� �� �������,

���� ��� ��-������� � �����+� ������� �� ������ �� ������� � �

"����&� � ������� ����#��� ��� �������.

(�������� ����� � ��������� � ������ ��� ��� ����� � ������,

��"� ��� � ���������� ��� �������, ����� ��� ����� ��� �������"� �� ���

�������& ��� �"������������. /� ��� ������� ��� ���� �������"�� ��� �

��� ��� ������� � ������ � ���� �������� �����������. * ���� ���

Page 8: referat maria - BAS, IIT-BASiit.bas.bg/esf40/referati/M_Vladimirova/referat.pdf · 12 ˇ ˇ 32 ˆ , ultrasparc t2 ˇ ˇ 64 ˆ [1]. power5 , ˇ ibm, ˘ ˇ power4 ˆ

8

���� ������� �� �������� ������ � ������ � �� � � ���������. '��� ���

� ������� ��� � ������ ��� ��������� &�� �� ������ ��� ��� �

�������� ������ � ���� ���-������� ���� � �� ���+����� � � ��

����� �������, ��, ��� �� ����� ������� ���� � �� �� � ���� �������� ��

&�� �� ������ � �� . ) ������ ��������� � ������� � ������ � ���� ��

�� �������� �� ,,�����"�� � �� �” (bus snooping) � ,,�����"�� �

��������” (cache snooping), ����� ���� �� � &���� � ������ � ������ �

������������ ���. /� ��" ��� , � ������� ��� ���� ����" ���� � ������

�������� �� &�� �� ���+������ � � �� ��-����� ������� �� ����"�������� ��

���� ��� � ���������� ��� �������, ��, ��� �� ���+������ � ������

�������� �� &��, � ���� �� � �� � ����.

������� ��� ��� ������� � � ������ � ��������� ������ � �� ��-

���� ���+ ����" ��&� ��� ����� ��������� ��� �������& ��� �"������������, ���

����� �� �������� � ������� �������� � &�����. ��-���� ���+ ��"���� ���

��������� � &�� ������������ � ��-��� �� �"���� � ����. /��� ���

��"���� ��� ��������� �� �"���� ��-���� � ����, ��������� �� �������� �

����� ���, &� � �� � � ���� "������ � �� � � �� �� �� &��.

$ ������ ��� ��������� �������� ��+ � �����,� ��� ���� � �� (front-side bus

– FSB) � �������� ��+ ��� �� ������� ��� (L2).

������������ � ������������� ���������� �� ������� � ������������

� ����� � ����� ���� � ��� ���� � �������� ������� � ������ �

� ����� � ��� ��+����"�+�� ����"�� � ��� ��������� � ������� ���

��&������� ��� ���"��� � ������ � �������. ������ ���

������������ ���� � ��� � ������� �� �� �������� �� ������� ����

� �� ������ �������.

��� � ������� � ������ � &����� �� ���"&� ��� � � ���

��� ��������������, � ��� � �� � �������������� &����� � ��� ��������, ���

����� ���� � �� "���� �� � ������� � ����� ���. ���� �������� �� �����, ���

� �������������� &��������� � ��������� �� ����� ��� �� ����� ������ �

��"���� � ��������� � ��� ����"� � " ������ ���, ������ � ����� ���

&����� ��� � ��� ���� ������. * ������� ��, ��� ����� ��� ��� ��������

������������ ���� �� �� �&� �� ����"����� � ������ ��� �����, ���

��"���� ��� �������� �&�� ��� ������� �� � �� 30% �� 70%. ' ��"&���, ����

Page 9: referat maria - BAS, IIT-BASiit.bas.bg/esf40/referati/M_Vladimirova/referat.pdf · 12 ˇ ˇ 32 ˆ , ultrasparc t2 ˇ ˇ 64 ˆ [1]. power5 , ˇ ibm, ˘ ˇ power4 ˆ

9

����"����� � ������ ��� ����� � � �� �&�+ �����, �&�� ���

������� �� ���� � ����� � �� 90%.

2.1 ���� �� � ��������� ����������� ��� �����

/�+� �� �� ��� � ��������� �������"�� ����������� � ���� ���

�������, ���� ������� ���, ��� ����� �� ��� � ��� ����� ��� ,,����-�-&��”,

�� ������ � � �� ����� ������� � ������� ��� ���������� �

������� � ��� (������� �� � � ���������, ������-�������, � ��.) ���"���

����� ���� � ������� ��, ����� � ��� �"�������, � ������� ��, ����� � ���

����� � ��������� ������� ��. ��� ����� ��� ����#��� "������ ��

���������&�� ����" �������� ��� � ���, � ������� ��� (������������ ��� �

��) � "����� �� ��� � ��� � �� ��� "��� �� � "��� ��� � �� ��& �

�+��� � ����� ���� � ������ &����� (Dynamic Voltage and Frequency

Scaling – DVFS) [7-21].

�����"+������� � ������ ��� �������"�� � ����"�� �, &� �����

������ ���� � �� ����� � ����� �. * ��� ��� �� ������� � �� ������

������� ��� ����� � ������� ���� �� ����� ��� �� ������ � �� ����& ���

���. �������� ������� � ������ ��+� ����� ��� �� ������ �

� ������� ����. !���� ��� � �� ����� ��� � ����� ������ �����

������������ �� �������� ������ ��� ����" ������ � ��&��

��������� � ��� �������� ��+� � �.

������� ��� �� � ������������ � ��������� ��� ���� �

������� ��� � ������ � ���������, ����� ����������� �"������������,

���� � � ��� &��. '���� ���� � &�� ����� ��� ������� � � ������� ��

����� ���� � � �������"� � ���"���. ' ��������� �� ��� �&���� ������� ����

� ������ ��� ��������� ���� ��� ��+ ���� ���-���� [1]. * ������ �

����� � ��������� ���� �� ���� ��� ��� � �������� ����� �����

��� �����, � ����� �� "����� ����� ���"�� ��� ����.

��������"�� ��"���� �������� � ����� � ���-����� � ���� ��.1,

�������"�� ��"���� �������� � ��+ ���-���� - ��.2, �������"��

��"���� �������� � ����� ����� ��� ����� – ��.3.

$ �� ������ ������� ����+ ���&�� �� ����#��� � ������ – ��

��� ��� ��� ���� ������� � ������ �� ������ ��� ���. ������� ����

�������� � � �� ����� ������� ����� �� ��������� ������� ���� �

Page 10: referat maria - BAS, IIT-BASiit.bas.bg/esf40/referati/M_Vladimirova/referat.pdf · 12 ˇ ˇ 32 ˆ , ultrasparc t2 ˇ ˇ 64 ˆ [1]. power5 , ˇ ibm, ˘ ˇ power4 ˆ

10

������� � ����� ����� ������� ����, ������� ���� ������ ��

������ � �����,� (API – Application Programming Interface) � ������� �

� �� ����� �������, ��������� � ����� ��� ���� � ������� ����, ���� �

������ ����#��� �������, ����� +� ���� ����� �� � ������� ����.

��.1 ��. 2

��. 3.

2.2 ������ ��������� ��� �����

!������ ��� ��"�������� � ������� ���"���� �+��� � ����� 80% � ������

�������� [1]. ��� �� &�, &� ������� �������� ���"��� 100% ������������ ���,

����� ������� �������� �� �� ������ � �"�� �� ��������� �"�����������.

' ���"��� ��� �������� � �� �+���� �� �, � �.� ��"�������� � ������ �

���������� ���� ��

����� ������ � ��������� ��

���������� ���������

��� �����

��� 1

���������� ���� ��

����� ������ � ��������� ��

���������� ���������

��� �����

��� 2

���������� ���� ��

����� ������ � ��������� ��

���������� ���������

��� 1

���������� ���� ��

����� ������ � ��������� ��

���������� ���������

��� �����

��� 2

���������� ���� ��

����� ������ � ��������� ��

���������� ���������

��� �����

���������� ���� ��

����� ������ � ��������� ��

��� 1

���������� ���� ��

����� ������ � ��������� ��

���������� ���������

��� �����

���������� ���� ��

����� ������ � ��������� ��

��� 2

Page 11: referat maria - BAS, IIT-BASiit.bas.bg/esf40/referati/M_Vladimirova/referat.pdf · 12 ˇ ˇ 32 ˆ , ultrasparc t2 ˇ ˇ 64 ˆ [1]. power5 , ˇ ibm, ˘ ˇ power4 ˆ

11

����� 200% "����&� �� ������������ ���� � ��� � �� � �� ��������� �

������, ����� 180%. �����&����, ��"�������� ������ � ����� &����� 3.6 GHz

+� ���"�� ��� ������� ������������ ��� �� ��������� ������ � �����

&����� 6.48 GHz .

��� ��������� ���� � � ������ � ���������, ��� �������� � �����

������� � ������������ ���, ����� � �� ����� ������� � ������ ���

�+��� � ���� � ������ ��� ��������� &��, ����� � ��+�� ��"&, ��

��� �� 70%, �.� �� �� ������� ��"���� �������� � ����� &����� 2.8 GHz , ��

����� ������� � ������������ ��� � ����� ���� +� �� �������� ��

������������ ���� �������� � ����� &����� 4.76 GHz. (���� 1-2.8 GHz, ���� 2-

1.96 GHz). $+��� ��� ������� � ��"���� � ��������� �� ���+������ ���

�� – ��� �������� � &�����, � ��� ���.

2.3 ����� ��������� ����������� ��� �����

������� ��"���� �������� POWER4 � ��������� �� IBM ���� 2001., ������� ��

��"���� ��� ���������. POWER5 (2004.) � POWER6 (2007.) [11,12]. .��� ����

IBM, Sony � Toshiba ������� ,,�����& �� ��������” (Cell processor), ����������+

9-���� ��������, ���#&�+ �� � " ������ � PowerPC ���� � 8 ���������� � ���,

��������� � � ������ � ������� � ��& � �� ������& � �������� � ��� ���

(SPUs – Synergistic Processing Units). .����& ��� �������� � ���� � Sony

PlayStation3.

.��� ��� Intel ��������� ������ ��"���� �������� � ������ ���

Celeron Dual Core, ������� �� ��"���� ��� ��������� Core Duo � Core 2 Duo, Itanium

D, ���� � &��������� ��� ��������� Core 2 Quad � Core i7. ���������� Xeon ��

��������� � ��"-, &�����-, � �������� ��� �� [7,8].

.��� ��� AMD ����� ������� ��"���� � ��������� � ���� �

����#��� Athlon 64, Athlon 64 FX, � Athlon 64 X2, ��"���� ��� � &��������� ���

��������� Opteron � ���� � �� ��� � �������, ������� ��� � &��������� ���

��������� Phenom � ���� � ����#���, ��"���� �� �������� Sempron X2 � ����

�#���� � �������, ��"���� �� �������� Turion 64 X2 � ����� � ����#���, ���� �

���& ��� ��������� � ��������� Radeon � FireStream [14].

.��� ��� Sun Microsystems ��������� ��"���� ��� ��������� UltraSPARC

IV � UltraSPARC IV+, �������� ��� ��������� UltraSPARC T1 � ������ ��� �

Page 12: referat maria - BAS, IIT-BASiit.bas.bg/esf40/referati/M_Vladimirova/referat.pdf · 12 ˇ ˇ 32 ˆ , ultrasparc t2 ˇ ˇ 64 ˆ [1]. power5 , ˇ ibm, ˘ ˇ power4 ˆ

12

����� ������� 32 ����, � UltraSPARC T2 � ������ ��� � �����

������� 64 ���� [1].

POWER5 � �������������, ������� �� IBM, � ���������� �������

��� � POWER4 ��� ��� ��� ��� ����� � � �� ������ � � �� �����

������� (SMT) � �� ������ �����, ���� � &��. '���� �������� �������

��� ��� � ����. POWER5 � � ������ &�� � �� ����&���� �������� ��� �����

&�� ������� 4 ���&���� ����. POWER5 ���� � ���� ������� ��� ��� ���"�

� ��� , �� ��� &����� ��"���� � ��������. $��"��� POWER5 MCM ����+ 4

��"���� � &�� � 4 �� � � L3 ��� ���"� �� 36 MB. ��� ������������������ ���

������� ������ �������� POWER5 �� �"���� � ������ ��� ��� �������

�������� ��� �� ������� ��� ������ ViVA (Virtual Vector Architecture).

$������������ � �������"� Cell (Cell Broadband Engine Architecture, CBEA,

Cell BE) � ������� ������� � �� Sony Computer Entertainment, Toshiba, � IBM,

�� �, ������� ��� STI. ��������"� ��� ���, � ����� ������� ���� �

���� � � ������ ���� �� ��� STI � /��� , ����� � ������ 2001- 2005 . �

�#���� �� � � IBM � ����� $ 400 ����� . Cell ����� �� " ������ � ����

� POWER �������"� � ���������� � ����� ��, ����� "������� ������ ��� �

�"�������, ��� ������� ��. ������� ��� ���������� ���� XDR � ������ �

���" ����� ����, �������+ ������ � ��� EIB (Element Interconnect Bus)

���"��� ������ ��� � ���� ��� Cell � �"�������#���. Cell �������"��

���#&� �������"� ������ � ����, ��� ��� �� IBM.

���� 2008 . IBM � ��� Power XCell 8i, ��������� � 65 nm ��� ����� �

����������+ ������� ������������������� ��� � Cell � ������� &���

� ���+ ��&� � ���, ��& ���. Power XCell 8i �� �� � QS22 Blade ������� IBM

� ���� � ������� �� 32GB ���� DDR. /��"��� ������������ ��� 14-102 GFLOPS

� 8-�� �� ������& � ��������� [14].

),-������� �"�������#��� � ���� � (2008 .), IBM Roadrunner (1,026

petaFLOPS), ���������� ������ ������, ������+ 13 000 �������� Power XCell

8i ��� � ��� 7000 �������� AMD Opteron.

3. ������ �����

�������� � � ����� ����� ���� ��� Intel � ����+� � ��&���� ��

(Intel Tera-scale Computing Research Program) � ����� ��� ����+��� ���������

� �������� Intel �� � ��� � �����+ � ���������������� ��� ����� ��� �

Page 13: referat maria - BAS, IIT-BASiit.bas.bg/esf40/referati/M_Vladimirova/referat.pdf · 12 ˇ ˇ 32 ˆ , ultrasparc t2 ˇ ˇ 64 ˆ [1]. power5 , ˇ ibm, ˘ ˇ power4 ˆ

13

������� ��� ������� � ������� � ���, �-������� � ��� � ���� ,������

�����. /&�� � ������������ ��� ����+��� �������� � �� �������

teraflops. ����+� ��� ��&���� �� ������ ����������� ���+������ �

������� 2015. ��� ����� ������ � ������� �������& ��� ���� ��

���� ��� � �������� � ����#��� ����#��� ��� ��� �����, � �����,�� �

� �����"��"�� ��� �� �&�� �������"� ��� � ����� � ���� � ���+������ ���

����#��� [10-21].

&��������� ��������������. * ������ � ������������ ����

���������������� �� ��&�� ��� ����& ��� � �����, ��� � ����� � ��� ��

45 nm ��� 32 nm ��� ���� 22 nm ��� ����� ������������ � ���� � �����.

)���� ��� �� �, ��� ������ �� ��������� � 0,7x ���� �� ��"��� �

"����&� � ���� ���� �� ��������� � &��. /&�� ��, &� ��� ��� 32 nm

��� ����� +� �� "���� ���� �� ��������� � &�� (� ������������ ��� ���

$"�). 1����&� ��� ���, �� ������� +� ��� ������ ��� � ��������������

��������� � � �� ��� � ��� &�� (chip-level multiprocessing- CMP). *�&��� ��� �

���� ��������� � � ����� � �� �� �"�� ���, ����� ������ ������ �� �.

.��� ��� Intel ���������&� ������ "����� ����" �������� ������ �

����� � �������� �� &�� � ����� � ���, ������� ���. ������� � � �����

��������� �,���� � ������ � "����� � ����� � ������ ��� ������ � ���

�� �"���� � ����. -��� ���� ��� Intel � � ������ �����+��� 10

��� � � �� ����� � 10-��� � �������� � � ���, � ������� ���

(������������ ��� � ��).

���� ����"�� 2007 . ������ ���� Intel Corporation ������ ����� ���

������ � ���� 80-���� ��������, ��,�� �� �"��� � ���� 62 ��, ��&�� �������

������� ��� ���� � �������"����, � ����� ������������ ��� � �����

Teraflops. * ���� ��� ������������ ��� � ����� Teraflops � ����� � ���� 1996

. �� �"�������#��� ASCI Red, ������ �� Intel � )��� � � ��������� ! ���

� !�2 . !"�������#����� �������� 10 000 �������� Pentium Pro � �� �"�����

����&� �� 500 ������ [24].

��������� ������� ��� ����#��� � ������� � ������ � ����� � �

"������� ��� ��� ���"��"�� � �� ������ ,������� �����.

���� ���� &������� �� ��& RAM ����, ����� ��� ����� �� �

����#��� ����, ���� � �� ������ ��� ���� � ������� � ������ [1]. )

�� ������� ���� "����&� � �������,������� ������� ���

Page 14: referat maria - BAS, IIT-BASiit.bas.bg/esf40/referati/M_Vladimirova/referat.pdf · 12 ˇ ˇ 32 ˆ , ultrasparc t2 ˇ ˇ 64 ˆ [1]. power5 , ˇ ibm, ˘ ˇ power4 ˆ

14

�������������� � �����, �����& ��� ����� � ������������ ���� ����#��� �

������ ���� ����"����� � ������ ��� ���� �� ���� ��������-��

����, �� ��,�� �� ������� ������ � ����� �� � ���"���� � � � ����" &�������

���� � &�� �� ��� �� ��������. * ��������� � ��� ��� � ����� �� �����

������� �� "������� ��� �� ������ � �������"� � ���� ��� ����� ��:

• ������� � ���� � � ������� ��� ����+ ���� �� ����

��������-�� ���� � ������� � ,,������� �” � ������� ��� ��� ��� �

&������� �����;

• � ��� ������ � ������� ���� � �����,� � ����� �� �������

����� � ��� �"����� � � &������� ����;

• � � �� ���"��� &������ ����+� ��� ��� ����� �� ���"���

����� � ������ �� ����" �������� � �����, ����� ���#&� ������ �

������ �������� �� &�� � ������ � ����������� ������� �� ��;

• "����&� � ����"����� � ������ ��� ���� �� ���� �������� –

�� ���� &��� ������������� � �� � � ,�����& ���"��"� � �"����� � �

���"��"��� � ����� � �.

* ����� � ����� ������������ ��� ����#��� � ������ � ��

��+����� � � &� �� ������� ���� ���� �-����� � ������. ' ������

����#��� � ������ ��� � ���� ���#&� � ����� ������� ������� � "����,���

� ������ ������ �� ��� ����"����� � ������ ��� ���� �-����� � ������.

!�������� ���#&�� ����� �, �"����� � � �� � � ����� � ���"��"��, ���

������ � �" ���� � � ������� � � ������������ ��� ������� ��� ������������

������ ��� "����,���.

.��� ��� Intel ������� � �� ��� � ������� �� � ���"��� � ������

�������,����� B/� ����+� � "����,��� ����������� � ����� � ��� �����

��� CMOS ���� ��� ������ � ������ ��� ���� ��. CMOS �� ������� �

� ����� � ����� �"����� ��� � �����& � ������ � ������ &����� (chip

sets). ��� ������ ������ ��� ���� �� �� ������� � ����� ��� ����& �

��� � ����� ����"����� ������ ��� � �������� ��� ���� ��� ����#��� �

���������.

4. ������ �������

)���� �, ��& � �+� ,,�������” ����#��� � ������� – ��� � ,-&���� ���+ ���

� ������� ��� ���������#���. ��, ���������� ���������#��� ������, �����

���� � ���� ��� �� �� ���� �� ������ ������������ � �� �����#��� � ���� �

Page 15: referat maria - BAS, IIT-BASiit.bas.bg/esf40/referati/M_Vladimirova/referat.pdf · 12 ˇ ˇ 32 ˆ , ultrasparc t2 ˇ ˇ 64 ˆ [1]. power5 , ˇ ibm, ˘ ˇ power4 ˆ

15

������� ��$. ���� �� ��� ���&�� ������ – �� ��� �&������ � ������ �����

������� �� �� ���� ��� � ��� ������� � ��, ���. �� ��� �� ������ ��

������ – � �����"� � ���� � �� ��� (��� ����� �. � ���� � ���� �������

�� ������ � �� ����&� �� ��� ����������) � � ��������������� ������� (� �����

�. �� ������� �� ������ � �� ������ �����������, �����+� ����� � ����).

5. �������������

!"�������#����� � ��&������� � ��� �, �����+� ������� �� �������

������� ����� � � ���� ��&� ������� ��&���� �� � ���+ ����� � �� ���" �

[24-31]. (��� � ,- ����� ������� �� ����#��� ��� ��� �����, �� ��

�������� ������ � � ������ ��� � �������� ���, "& ��� ������� ��,

�����&������ � ��������� ���"&� ��, �.� � �����, ������ � ���������

����#&���� � ����� � ���� � ��&���� �� � ������ ��� ������&���� ������ �

������� ��� �������� � ���"���� � ������"��. �� �� ������ � ���� �

��&�, ����� ������� ���� � ����&���� ��&���� �� � ���" �. ���� ������ �

�������� �� �� ���� ��� ��, ����������& � ��� ��� � ������� �� �����,

�����"��� � ������� � (���"��"�� � ���,��� ����& � ����� � ��, ������& �

���������"��, �������� � �������), ������ ���, ����& � ���"���� ( ������

������ ��� ����"�� �" ��, ������� � ���� � ������, ���� �� ���).

/� �� � ����������� �"�������#��� � ������� ������ � " ����������,

"& ��������������� � ����"��, ��� ��� ��������.

!"�������#����� �������� ���� ��&������� ��+ ��� – � ����� �

��-����� � � �� ,-������� ��$. /� �� ������ &��� ��� ��� � ������� ���

����� ������� � ���. $ ������� ��������� ( ���� ��������� �� �

������ �"�������#��� �������� �� 64 000 ��������) ������� ������� �� �������

����� � �����&�, ����" ���� ��� ��,�� �� ������ �� ������ �. ' ��+���

����� ������� ��� ��$ �������� ����������� �������, �.� ���� �

��&� �� ���� ��".

����� �"�������#����� � ����#&���� � ���� � �����

���������������, &� � ��������� ������ � ������� � � ���� ����#��� �

������, ����� � ���"��� ������ ��� �� �� �� ������� ����� � �����&� �

��� ��� ��������� � � �� ������ � ���� � ����& � ���������. '��&�� ����

������������ ������� � &���� � �� ������ ������ �� ����� � � ���� �

�"�������#���, � ������� ������� ����#��� ��� ��� ����� ���� ������ ���

Page 16: referat maria - BAS, IIT-BASiit.bas.bg/esf40/referati/M_Vladimirova/referat.pdf · 12 ˇ ˇ 32 ˆ , ultrasparc t2 ˇ ˇ 64 ˆ [1]. power5 , ˇ ibm, ˘ ˇ power4 ˆ

16

��� � ������ �� ���� � ��� � �� . ��� ������� ������� ��� �� ��&� � �

���� ��-����� ���� ��� �� ����� – ��. ,,Northwest’’ � !�2 �������

�"�������#��� ��� ����� ��� ����� ��� � ����� �� � ����& � �"��

������, ����"�� � � ��.

���������� ������������� IBM Blue Gene/P (��������� 2008 .) ��

������� �� ���� � � ��� � � ������� � ��� ����� � ����+� �� ( ���!)

� "& � ������� �� � ������ ������ �, � "����� � ������ � �������,

�� ���� ������� � � � ����� ������ ���� [26, 28]. �� ���"� Blue

Gene/P � � ����� � �� IBM (����� � �"�������#��� �� �� ��� ���! �

!����. !"�������#����� ������� ������� � ������ Linux � ���"���

������������ ��� 23.42 TFLOPS (������ ������� � ���" �). .� ��"�����

�������� �"�������#��� ������ 8192 ������������� IBM PowerPC 450 (850

MHz), �� ���"���� � ������ � � 2048 �������� � ���"�. '���� ��������� ���"�

������ �� 4 ��������, ����� � ���� 2 GB � ����� ������������ ��� 13.6

GFLOPS. ������������ ���� Blade Center � 0.8 TFLOPS. !����� � ���� � 4 �',

����� � ��������� ������ ���� – 19.2 �'. !������� � ������� ��

�� ���� � ������ � ���" ����� ���� � 5.1 GB/s. ' ���� � � ����� ���

�� ��, � ���� ����� ,-��+ � �"�������#��� � ����. (�������� �"�������#��� �

��� ��&� 127 ����� � ������� ���� ������ 2008, 245 ���� # � 2009 � ����

������ 2009 � 377 �����.

��. 4 (�������� �"�������#��� IBM Blue Gene/P

!"�������#����� IBM ASCI White (2000 .) ���������� �������, ������+ 512

�������� � ����#��� RS/6000SP. ��, ������ ��+� 8192 �������� ��� ����� ���

����� ������ 16 ��������, ��+��� ������� ����� � 6 �', ��� ��+ �������

��������� – 160 �'. $����� � �" ������������ ��� � 7226 GFlops ��� 7.226

TFlops. ������������ ���� �" �� �� �� 50 000 ���� � ����#���.

Page 17: referat maria - BAS, IIT-BASiit.bas.bg/esf40/referati/M_Vladimirova/referat.pdf · 12 ˇ ˇ 32 ˆ , ultrasparc t2 ˇ ˇ 64 ˆ [1]. power5 , ˇ ibm, ˘ ˇ power4 ˆ

17

��. 5 !"�������#����� IBM ASCI White

),-��+ ��� �"�������#��� � ���� � 2008., IBM Roadrunner, �

)��� � � ��������� � 0�� �����, +� New Mexico, !�2 , �����

������ ������������ ��� 1.7 PFLOPS, ��� �� � �" � 133 �� .+���� ����.

������� �� �� ��� �������� � ��� � ���� ��"� ��� ������ � �

� ���� (DOE) !�2 � ���"���� ����� ��� ���� ��� ������ � ��� �

!�2 . �"� ������� �� �"�������#��� � ������� �� � ������ "��,

�� ����, �������� � � �"����� � ������������ ���. ������� ������� �

������ Red Hat Enterprise Linux � Fedora. .� ���"���� � �"�������#����� � ������

� 296 ��� � �� �"��� 2.35 MW.

!"�������#����� Roadrunner �� ������� ���, . ) ������

�"�������#����� ���������� Opteron – ���� �������, ������� ��,�� �������

"��������� Cell. !����� 12 960 �������� IBM PowerXCell 8i � 6480 ��"���� �

��������� AMD Opteron, �� ���"���� � ������ � � ,,������ � �������” (server

blades), ����� � � ���"����� Infiniband. �"���� ��� �������� � ������� Opteron

��� �� ��� � �86 �������"�. .�� ����� ���� AMD Opteron 2210 (1.8 GHz) �

����� �������� Cell, ����� �� ��� ��� ������ IBM Power Architecture.

����������� Opteron �� �������� � ����� � ��&������� ��� �

���" ����� ��� �����. ��� ����� � �� ������&������ ������� Cell

����������� � ����������� � 30 ���� ��-��+ � �� ����������� Opteron, � ��

��+����� � � " ������ � ��������� � � ����� ���� ��+��� ��&�

������� � ������ �� �������� ����������� Opteron. * � �� �����������

Page 18: referat maria - BAS, IIT-BASiit.bas.bg/esf40/referati/M_Vladimirova/referat.pdf · 12 ˇ ˇ 32 ˆ , ultrasparc t2 ˇ ˇ 64 ˆ [1]. power5 , ˇ ibm, ˘ ˇ power4 ˆ

18

��� � ���� ��� ��&������� ��+ �"�������#��� � ��������� ������ ���

����"�� � ���� ������ � ������� � ��������� � ����� � �� �� ������ �

�������"�.

0��&���� ���"��"� ���"� TriBlade (���,� ����� � �������) ����+

�� ��"���� � �������� Opteron � 16 GB RAM � 4 �������� PowerXCell 8i � 16 GB

Cell RAM. ����&������ ���"� TriBlade ������ ��� LS21 Opteron blade, ������ �

������ ��, � �� QS22 Cell blades.

(���� ���"��"� ��� �� �"�������#��� Roadrunner �� ��&

,,!���� ��� ��” (CU – Connected Unit) � ������ 180 ���"� TriBlade, ����� �

��� Voltaire ISR2012 Infiniband 4x DDR ���"���� � 288 ����, � 12 '/� ����� System

x3755 � �"� 10-Gbit Ethernet ����. '��� ����� ��� �� �� ���"�� ������ ��

�,���� ������ Panasas ����������� 12 ������ System x3755, ����� ����� ���

���� '/� �����. /�+�, ��������� �"�������#��� Roadrunner ������ 18

����� � ��� ���, ������ � ���" ����� ���� ������ Voltaire ISR2012

Infiniband 4x DDR ���"����� � 288 ����, '/� ������� �� ���+������� ���� 216

'/� ����� System x3755.

' $��������� ������ " ��������� � ����� ,-��+ ��� �"�������#��� �

��� ����& �����. $���������� ������ " ��������� ������� � �������

����& � ������� �� � "����� ������&���� ������ �"��� ��� ����.

'��&�� �� � ������� � ��� ������������������ � ��&������� � �������. '

" ��������� ��&� �� ������ �"�������#���. ! ���� ��� "����� ��

������� �� ��&� �� � ��� �� ����, &� � �� �� � �������& � . )�����

�"�������#��� ��� 12-�� ����� � ������,����� ��� �� ������ � ������

�"�������#����� ��� 500. ' ��+� ������ 5 ����� � ����� ��� �����

�"�������#��� "$��&� ���" )��� � �� " ��������� �� ���� ���� �

��� ����� (NUDT) .��,. !���� ��� ���������� �"�������#��� � ,-

�+� ��� ������ � �"��� ������ ��� �"�������#��� � �� � ��� �� ��� ��&�

&"����+ � �" ������������ ���, � � �� ��� ��&� � �������. $�� � �

����� ������ ������ �� ���� �+� � �"��� � ����& �����: � �� �

������� � ��� ��� �������� � �������"��. ������ ������������ ���

�"�������#��� “0��� ����” � 420 ��������, ���� � ������������ ��� � 350

��������. ������� ���� �" �� ��&����� 83%. ����������, ������� �

�� �� �� ��� ��&���� ��, � Intel Xeon X5570. $�� � �� ������� ���� ��

56576 ��,�.

Page 19: referat maria - BAS, IIT-BASiit.bas.bg/esf40/referati/M_Vladimirova/referat.pdf · 12 ˇ ˇ 32 ˆ , ultrasparc t2 ˇ ˇ 64 ˆ [1]. power5 , ˇ ibm, ˘ ˇ power4 ˆ

19

),-������� �"�������#��� � ���� � ������ 2009 �� ��� � !�2 , Oak

Ridge National Laboratory. ������� � ������������ ���� ������, &� 255 584-��

�������� �"�������#��� ���� � ����� ��� �������� ��&���� �� � ���" �.

.���#����� +� ���� ������� � �������� � ������ � ������� � ��������.

��. 5 !"�������#����� “Jaguar”

) ��. 6 � ���� � "����&� ���� �������� �"�������#����� ���� ������ ���

������ ��� �.

��. 6

Page 20: referat maria - BAS, IIT-BASiit.bas.bg/esf40/referati/M_Vladimirova/referat.pdf · 12 ˇ ˇ 32 ˆ , ultrasparc t2 ˇ ˇ 64 ˆ [1]. power5 , ˇ ibm, ˘ ˇ power4 ˆ

20

6. � �� ���� �� �����!�� ���� ���� � ��� �������?

/� ���� ��� ������"�� ����� �� "�� ���, &� �� �� �&� �� � "����&� ��� ���� ���� � ������� ��� ��������� [1]. O� ��� ����& ��� ��&� "����&� ��� ���� ���� � �� ������� � � ���� �������, �� �� �� ���� �� ���� ����� � ���� � ���� � �����������?

������ ������ ��� � �� ������, &� "����&� ��� ���� ����, +� ���� ������� � "����&� ��� &�������� ����������� � ��� "����&� � ��� ��� �������,�����. ' ���"��� ��� ���� ������ ��� ������ ��� � �� ��� ��������� ������� � ������ � ���������.

������� ��"���� �������� POWER4 � ��������� �� IBM ���� 2001., ������� �� ��"���� ��� ���������. POWER5 (2004.) � POWER6 (2007.). ' ��� 2002. �� ������� ������� ��������� Intel Pentium 4, �������+� „����"� ” ��"���� ���. ���� 2005. Intel �"�� ������ � ���� �������� � ��� ��� Pentium Extreme Edition 840, a ���� ��- ��� � � AMD �"� ������ �� �86 ��"���� ������� �������� � ������ �� �������� � ����� "������ Athlon64x2 [1,32].

���. 7 �"���� ��������

1����&� ��� ���� ���� ����������� ���� ������ � ���� ���� ��� � ���� �� ���, �� ���������� �� ����� ��� ���������. ' ����� �� ������ � 48, 60 � ����&� ���� � ���������.

�� ���� 2008�., ��� �"����"� � � ����� � ���"���� � IEEE spectrum [33], ���"&� � �� � �� ����� � Sandia National Laboratories, � )# $������. ������� ��� � ���� ����� � ��� ���"��� � ����+� ������������������ � ����#���, ������+� 8, 16 � 32-��� � ��� �������������� &��. !����� ���������� ��, �� �� ������� � � ����+��� ������� ��� ����#���.

%����� � ���� ���&��� ���� "&� ��� �� Sandia National Laboratories, ���� ���"������ �� ������� ��� � � ������� ��� ��� �&�� ��.

%������ �� �, !� ������!����� ������������� ���������� �� ������� � �#����� �� ��������� �� �������, ����� �� ����� ��������� �� ���������'���, �� ���!��� �� ��������� �� �������������� ��� ����!���� �� ���� �� ������ [33].

�������� ��� ������� ��� � ������ ���� ��� � �� � ����� ����� � ���� ��� ������� ����� �� � � � ��� � ������� � ������� ��. ��� �� ������ � ������� � ������� �� � [33] ��� � ������� ���� ��� ����& � ��&� ����� � � "��. ���� � �� �� � ��&� ����� ��� ��+� ������� � ������� � ���#&�� �������� ���� � ��� � �. !����� "&� ��� � ��� � � ��������� Sandia, ����&� ���, � �� &� ��-����� ����� � �� [��� &���� � �� �� ��.8].

Page 21: referat maria - BAS, IIT-BASiit.bas.bg/esf40/referati/M_Vladimirova/referat.pdf · 12 ˇ ˇ 32 ˆ , ultrasparc t2 ˇ ˇ 64 ˆ [1]. power5 , ˇ ibm, ˘ ˇ power4 ˆ

21

/� ��"�� �� ����, &� ���� ����� 8 ��� �� ������� ��, ��� 16 ��� ���"��� � ��� ��� �������� � 2 ���. /� �� ��� ������� �� � ���� “��� �” �����, ��� ����� ����� ����" ��������������� �������� ��� ��� � ������� �����. 1����&� ��� ���� ����, ���� �� ������� ��� ����� ��� �� ��� � � � � � �� �����.

��&�� !. $����, ��,�� � ����� &�� ��� �&����� ����� � � Sandia [33], ����, &� ���� ������� � �+� ��-���� ��� ���� ��� ��� � � �� �� � ��&�. !����� �� ��� ���� ��� ��� � ��&� � ������ � � ��� � � �� ���� � ��� ���� ��� � ���� � DRAM &��, ����� � �����&� �� �������� � � � �� ������ � ��� ���� � � ��������� �� � ����� �� ���� ��� ��� ����&� �"���� � ����& � ��� ����� ��� � �� ��������. !����� Peery � [33], "��#&�� ��� ���� ��� ���� �������, ��� � ����� ���

����� � �������� ��� ��� � ������� ". /� ��" ��� , Sandia ������� �����,������� “stacking memory chips” ������ � &������� ���� ����������� � �������� � ����"����� � ������ ��� ����.

��. 8

���"&� ��� ���"������ �� ���"����� � ���+�+� [��� ���� �� �� ��. 8]. ' [34], EE Times �"����"� � ����� � ������� ���������a � �� �"�� � ��

�������� ������� � ���� � �� % ���. !����� % ���, "����&� ��� ����&������� ���� � ���� �� ���� �� ����������, ��������� � �� "����&� ��� &�������� �����������.

• ' ����� ���������� � ��&� ���� � �� ���"&� ��+����� ���� �� ���� � �������& � ���������� �������.

• ' ���� ������� �� ���� � �� ��� �� �"����� � ���� � ����� ������ ��� ��-����� ����&����� ���������, �����+� ��- ��� &�����.

• �� � ����� „�������“, ��,�� �� ���� �� � ������ ���� – ��������������� ���"&�� ������ ��� � "����&�� ����&������� �� ������� � ������ ����"���, "�����,�� �� ���� &� ����� ��� $"�.

% ��� �� ������ � ��� �� ������� ���, �"����"� � � IEEE Spectrum [33]. !��� � ���, ��� ����&������ ��&�, ������ � � ����� ��� ��&���� ��, ����

��� ������� � ����������& � "������, ���� ��&���� �� "����&� ��� ���� ����. �� ������, ��� "����&� � ���� �� 2 64, ������������ ���� �� "����&� ��� ��� ����. ) �������� ���, ������� �� ����� ����� ���� � ��� �� ����� �� "�. ���� ����� � ���"&�� �� ���� nulticore effect, ����� �� ������� ����������� � ��� „�����

Page 22: referat maria - BAS, IIT-BASiit.bas.bg/esf40/referati/M_Vladimirova/referat.pdf · 12 ˇ ˇ 32 ˆ , ultrasparc t2 ˇ ˇ 64 ˆ [1]. power5 , ˇ ibm, ˘ ˇ power4 ˆ

22

����� ��� ���“. 1����&� ��� ����&������� ����, �������+� ��+ �� �����, � �������� � �� "����&� ������������ ����. ����� � "���� � ����� „��� �“, �����+ ��� ����� �������. �" ������� �� ���#&� � ���� � �������� � ����& ����. 1����&� ���� ���� "����&� ���� �� �"���,&�� ����.

������� ���� ������ ����������� �� � [34], � �� �������� �� �������� ������ ����� ��� ��� � ��� �������� �� �� ���� ������ � ��������� ������. )� ������ ��, ��-����������� ������ � ���������� ��� ������, ������ ����� ���� �� ������� ����.

"�#� �� � ������� � „����� ����#��� ���”?

!������� �� ����� �� � "& ��� ����� �� �� ��� �� „����� ����#��� ���” � �!��, � ������� ��� �� ��������� ������ �� �� ��$�, !� �������� ������ �� � �������������� ��������� ��� ����� ������$�� ������� � �����!�� ���� � �������� ��� �����. ���������� � Internet ������������ �� ������� ������ ����� � ��� ����!� � ����!� ���% ��� � ��� ������� ��������.

���� 2010 . �MD �� �� � �"� � � ������������ ������� �������� � 12 ���, ��� ����� Magny-Cours [35]. !����� ����������� AMD ��� � � �� ��-�������& ��� �� ��� � �� ���#&� �� ����� ��� � ��� &��, ����� ������� �������������� �".

���� 2010. AMD �� �� �+� �"�� ��� 6-���� �� &��, � �������� ��� Sao Paulo. !����� ������������ ���� ��� Sao Paulo ���� � �����+ � "����� ���������, � ����� � � ��������� 12-���� � ����� � ��.

/� ���� ��� Intel +� ���& � ������� ���� 6-���� ������� �������� Xeon, ��&� Dunnington ���� ����� ������ ��� ��� , ���� ����� �� ��� � ����� � ��� 8-���� ��� ���������.

���� �������� 2009. [36] Intel �������� 48-���� �������� � �������� ��+� �� ��� ��.9. 3���� � ��������� ��� � ��� ����� Single-chip Cloud Computer (��� Rock Creek).

�������

���� &�� "����&� � ����" 10 � 20 ���� �������+��� � ������� ��� � � ������� ��� ,-���"��� � ��������� � ��� Intel Core. ���� �������� �� 48 ������ �������"��� �������+� ��� Intel – � ����� ��� ������ � �� ��� -��� ���� �������� &�� [37]. ��, ���#&� � ������������� �� &�� � ������� � � �������, ���� � ������ ��� ��� ��� � "����� �� ��+ ����,

Page 23: referat maria - BAS, IIT-BASiit.bas.bg/esf40/referati/M_Vladimirova/referat.pdf · 12 ˇ ˇ 32 ˆ , ultrasparc t2 ˇ ˇ 64 ˆ [1]. power5 , ˇ ibm, ˘ ˇ power4 ˆ

23

����� ��������� ���&�� 48 ��� � ������ � ����#&���� � ��� �� �"���� � ����.�

���������� � ����� � ���� � �������������� � ��"&� ��� ������ � "����� �� � ������ ��� ���� ���, ���, ����� � ����+� +� ������� � �� ���������� ����� � ���� �� � ������ ���. .��� �� �&��, � ���������� &����� � ������� ���, ������+� ����� ���& � �������, +� ����� ������� �� � �������, ���� � �� ��� � ��� �"��"��. Intel �� �� � ������ ����&� �� ��� ��������� �� � &��, ����� � ���� ����� � �� ��� �& � ���� �� � "& � �� �����. ����������� +� �������� ������������ � �������� �&����� � �� ����"�� � ������ � ������� �, ����� +� ����� ������� �� ��� ����� ��� ������ � � ������ ��� &����� �� ��� ������ ��.

!�� �� ��� �� �������, � ���� ����� � ���� � ���� � ������ ��� � ����, �� � �������.

!����+� ��� Intel � � ���� 80-���� �������� �� 2011 . /+� ���� 2009. ������ ���� � Gitex � "�,, Intel Corporation � ����� ���&����+ ����� � (��.10) – � �� ��� ������ 80-���� CPU [38]. ����� �� �� �"�� ��� � ����, � ������������ +� �� � �� 5 �� 7 ��� �, � � ,-����� ����� +� ��� ��������� ���� ����. ' ����� ��� � ����� � ���������� +� ������� ��&������� � ��+ ��� ���&�� �� 80 ���. ' � ����� ����� &������ �� �� 780 MHz � ����� � ������ ��� &����� ���.

��. 10 � �� ��� ������ 80-���� CPU Intel

' ��� 2009 . � �"���& ��� ������ ���� ������ ��� �, &� ���� ��� Tilera � ��������� ������ � ���� 100-���� �������� (��.11) TILE-Gx100 [39]. ' ������ TILE-Gx ����� �������� � 16, 36, 64 � 100 ���. ��� �+��� � � ���"�� � �� " ��� �������"�. �"��� ���� �� ������ � ������ iMesh ������ "��� �� ��+ �� , ������� Dynamic Distributed Cache (DDC) ���"��� ������� � ������� � ���� � ��� ���� ����� ���� �� ���&�� ��� �� ���. ����������� TILE-Gx +� ���� ������� � �� �� � � ��������� ����"�� �, „���& ��� ��&���� ��“ � �"�������, � �����& � �����"��"�. ������� ������ TILE-Gx36 +� ���� �"� �� ��� ��� 2010 ., ������ ��� ���� ������ �� ��� ����� +� �� ������ ���� 2011 . ' �"���& ��� ������ ���� ������� �� �� ������� ��� � � ��������� � ����&� � ����&� ���. ' [40] �+� ���� 2006 ��� �� ����� ������� „4�� ��� "&� �

Page 24: referat maria - BAS, IIT-BASiit.bas.bg/esf40/referati/M_Vladimirova/referat.pdf · 12 ˇ ˇ 32 ˆ , ultrasparc t2 ˇ ˇ 64 ˆ [1]. power5 , ˇ ibm, ˘ ˇ power4 ˆ

24

������� 512-���� ��������”. ���� �������� 2009 . � [41], ���� �"����"� ����� ��� ����� “Nvidia rolls 512-core graphics chip”, � ����� ��� �� �, &� Oak Ridge National Laboratory ���� � ����� � ������ ����+� ��� ������ � ������ ��� ���������.

��.11

) ��. 12 � ���� � ����� � ��� �� ��� �� ����� � ������� � ����& � ������ ����#��� � ������� [42]. /� ��"�� �� ����, &� � ������ ��� ��������� "����&�� ������ ����� � � �� ��� �� �� 2008 ��� �� 2009.

��. 12

���� 2009. �� ������ � �� ����� � ������� �� ����� � � ����+��� � ������ ��� ���������. ' [43], “Multi-core, where will it end? ” ������ �������, &� ������� �������� �� �������� ���� � ������ ��� ���������, � �����+��� ������

Page 25: referat maria - BAS, IIT-BASiit.bas.bg/esf40/referati/M_Vladimirova/referat.pdf · 12 ˇ ˇ 32 ˆ , ultrasparc t2 ˇ ˇ 64 ˆ [1]. power5 , ˇ ibm, ˘ ˇ power4 ˆ

25

��� � ���� ���� � ����������� �� �� "����&�. ) ��. 12 � ���� �� �� ���� � ��������� � ������ ��� ��������� � �����+��� ������ ��� �.

��. 12

/� ���� ��� ����� ���� � ����� �����, &� "����&� ��� ���� ����

���� �� ����& � ��������, � "&� ��� �� ����& � ��������� � ���� � �

���������� ������� �� ������+��� �� ���"� � �. $�� � �+� ��� �������

��� ���� � ��������, ����� "&� ��� � ���������&� ����, ��� � �

������� ���� "����&� �� ���� ���� � ����+��� ���������.

7. &���!��� � ������

/� ���� ��� ���"&� � ��� �� �, &� ��� ����� � "����&� �

�������,������� ����������� � ������ � ������ &�����, ������� �

��������� ��� � ���"���� � � �� ��� � ������� � ������. /� ��" ���

"����&� ��� ������ &����� ����������� ����������� ��� ����& �

������� �� ���� �� � &���� � ����,� � ��+ ����, ��������� � � �� �������� �

����� ���. ���� ��� ���� ������� � ����������� � ������ �

�������"�. /� ��� ����� � ��������� � ������ ��� ��������� � ��&���� ���

������ ������ �+��� ��� ������ &����� ���������������� �

������ � ������������ ���� ��. $ ������ ��� ��� �����, �������� �

���������, ����� �� ������� � ������������ � ����� � ����� ���� �

��� ���� � �������� ������� � ������ � � ����� � ���

��+����"�+�� ����"�� � ��� ��������� � ������� ��� ��&������� ��� ���"���

� ������ � �������.

%� ���������� ����� � �� ����� ��������� ��������� ��

��#���������� �� �����������, ���� ����, !� � ���� �� ��� ������ �� �������,

Page 26: referat maria - BAS, IIT-BASiit.bas.bg/esf40/referati/M_Vladimirova/referat.pdf · 12 ˇ ˇ 32 ˆ , ultrasparc t2 ˇ ˇ 64 ˆ [1]. power5 , ˇ ibm, ˘ ˇ power4 ˆ

26

���� ������� ���� ���� ��������. .���� �� ��� � ��� ����� ��� ,,����-�-&��”,

�� ������ � � �� ����� ������� � ������� ��� ���������� �

������� � ��� ���"��� ����� ���� � ������� ��, ����� � ��� �"�������, �

������� ��, ����� � ��� ����� � ��������� ������� ��.

/� ���� ��� ������ �� � ���� ��� ������� � �������"����

�"�������#�����, ��� �� �, &� ���� ��� ������� �� �������� ��� ���&�� ������ –

�� ��� �&������ � ������ ����� ������� �� �� ���� ��� � ��� ������� �

��, ���. ��, � ���� � &� , ���� � ����������, �� � � ���� ��� �� ����������.

* ����� ��&� �� ���� ��� ����#���, �"�������#����� �� ������� � ���� �

����& � ����. �� �� ������ � ���� � ��&�, ����� ������� ���� �

����&���� ��&���� �� � ���" �. ���� ������ � �������� �� �� ����

��� ��, ����������& � ��� ��� � ������� �� �����, �����"��� �

������� � (���"��"�� � ���,��� ����& � ����� � ��, ������& �

���������"��, �������� � �������), ������ ���, ����& � ���"���� ( ������

������ ��� ����"�� �" ��, ������� � ���� � ������, ���� �� ���).

/� �� � ����������� �"�������#��� � ������� ������ � " ����������,

"& ��������������� � ����"��, ��� ��� ��������.

8. ������ �������� 1. (������, �. .���#��� � �������. '���� �������� � � ����� � � ��� ��, !��� ���� � �

������ � , 2009.

2. http://eim.hit.bg/eimworld6/eimistoria6_1.html

3. http://eim.hit.bg/eimworld8/eimistoria8_1.html

4. http://shtrakov.net/KST/Lect_06.pdf

5. http://shtrakov.net/Lect_06_Colege.pdf

6. http://www.intel.com/products/processor/itanium/

7. http://bg.wikipedia.org/wiki/Intel

8. http://hardwarebg.com/intel-core-2-duo-...

9. http://www.computers.bg/intel_kentsfiled__chetiri_konq_pod_kapaka.html

10. http://computerworld.bg/26522_nvidia_sli_veche_e_licenzirana_za_intel_core_i7_i_core_i5_platformi

11. http://bg.wikipedia.org/wiki/IBM_System_i

12. http://news.ibox.bg/news/id_125633597

13. http://en.wikipedia.org/wiki/Cyrix_6x86

14. http://bg.wikipedia.org/wiki/IBM

15. http://pcworld.bg/8071_amd_...

16. http://sagabg.net/PCMagazine/article-704.html

17. http://pcworld.bg/13876_amd_...

Page 27: referat maria - BAS, IIT-BASiit.bas.bg/esf40/referati/M_Vladimirova/referat.pdf · 12 ˇ ˇ 32 ˆ , ultrasparc t2 ˇ ˇ 64 ˆ [1]. power5 , ˇ ibm, ˘ ˇ power4 ˆ

27

18. http://news.idg.bg/harduer/46639_amd_puska_parviya_4yadren_procesor_...

19. http://pcmania.bg/?go=news&p=detail&newsId=442

20. http://news.sagabg.net/amd-s-novi-energijno-efektivni-6-yadreni-procesori.html

21. http://pcmania.bg/?go=news&p=detail&newsId=539

22. http://bulgarianit.com/bg/drugi/da-uskorim-starata-nastolna-sistema.html

23. http://freshnewsbg.com/newsimages

24. http://www.computers.bg/ibm_cell_be_i_superkomputrite.html

25. http://bg-best.info/f30/u-20-u-t2444.html

26. http://www.computerworld.bg/26698_BAN_veche_razpolaga_s_nvidia_tesla_baziran_personalen_superk

ompyutar

27. http://goodnews.actualno.com/news_176882.html

28. http://www.dnevnik.bg/print/arhiv_za_grada/2008/08/24/541780_ban_veche_razpolaga_sus_superkompj

utur_bez_analog_na/

29. http://nauka.bg/forum/index.php?showtopic=6844

30. http://www.computerworld.bg/23263

31. http://digital.bg/jaguar....

32. http://www.tuj.asenevtsi.com/CA/CA066.htm

33. http://spectrum.ieee.org/computing/hardware/multicore-is-bad-news-for-supercomputers

34. http://www.eetimes.eu/uk/212300053

35. http://computerworld.bg/20551_12-yadreni_sarvarni_procesori_shte_puska_amd_prez_2010

36. http://www.hicomm.bg/bg/articles/news/8551/intel_predstavi_48_jadren_procesor/

37. http://news.ibox.bg/news/id_127098701

38. http://news.sagabg.net/intel-demonstrira-80-yadren-procesor-na-izlozhenie.html

39. http://pcworld.bg/13595_predstaviha_parviya_100_yadren_procesor

40. http://news.ibox.bg/news/id_1151907986

41. http://www.eetindia.co.in/ART_8800586046_1800001_NP_41572ac3.HTM

42. http://ontargetembedded.blogspot.com/2009/08/intel-strengthens-multi-core-software.html

43. http://www.communities.hp.com/online/blogs/nextbigthingeds/archive/2009/11/06/multi-core-where-

will-it-end.aspx