sect;4 软件、应用、器件对系统结构的影响.ppt

模拟与仿真的比较 项目 模拟 仿真 优点 可实现结构差别大的机器间软件移植 速度较快 缺点 运行速度低，实时性差，模拟程序复杂 机器结构差别大时，仿真困难 适用场合 运行时间短，使用次数少，无时间关系约束的软件 频繁使用且易于仿真的指令 精品 三种方法的比较 采用统一高级语言最好，是努力的目标 系列机是暂时性方法，也是目前最好的方法 仿真的速度低，芯片设计的负担重 目前用于同一系列机内的兼容 1/10～1/2的芯片面积用于仿真 发展异种机通过网络互联是实现软件移植的新途径 精品 虚拟计算系统 虚拟计算系统能够隔离具体的硬件系统结构和软件系统之间的依赖关系，实现透明化的可伸缩计算系统架构。 透明、高效、可定制地使用计算资源，实现灵活构建、按需计算的理念。 VMware、Xen、Paralles、VirtualBox、Hyper-V,etc 精品 面向目标代码的编译 一种机器的目标代码重新编译到另一种机器的目标代码 两种方法： 动态代码转换 例1：IBM的DAISY(Dynamically Architected Instruction Set from Yorktown) 处理机，开放源代码，实现IBM的VLIW处理器与X86处理器之间的二进制兼容，以及与PowerPC、S/390、Java虚拟机等IBM国的所有处理器之间的二进制兼容 例2：Transmeta公司的Crusoe处理机，“代码映射软件”，Code Morphing Software，可以保证Transmeta公司的VLIW处理器Crusoe能够与X86处理器之间实现二进制兼容。已经大量应用于笔记本计算机，其功耗很低 静态重编译：正在研究过程中，难度很大,还没有商品化 精品 五种方法比较 方法一：采用统一高级语言是努力的目标，但不能解决已有目标代码的兼容。 方法二：目前最有效的方法，但限制了计算机系统结构的发展。 方法三：仿真的速度低，芯片设计的负担重。用于同一系列机内的兼容，1/10～1/2的芯片面积用于仿真。 方法四：采用虚拟计算机比方法三稍好，但仍然不能完全解决已有目标代码的兼容问题 方法五：目标代码的静态重编译是最有效的方法，但实现的难度很大。 精品 计算机的四类应用 数据处理（Data Processing） 可计算性 信息处理（Information Processing） 数据的可管理性 知识处理（Knowledge Processing） 数据的可组织性、可理解性 智能处理（Intelligence Processing） 可智能性 精品 应用系统对系统结构的影响 应用需求 高结构化数值计算：气象模型,流体流动,有限元分析 非结构化的数值计算：蒙特卡洛模拟, 稀疏矩阵。 实时多因素问题：语音识别,图象处理, 计算机视觉 海量存储和输入输出密集问题：数据库, 事务处理。 图形学和设计系统：计算机辅助设计。 三个时期 通用计算机：主要是通用科学计算 专用计算机：科学计算、事务处理、实时控制 高性能通用机：满足多种需求 目前又开始多种专用处理机的研制 精品 应用系统对系统结构的影响 两个发展趋势 维持价格不变，利用VLSI技术等，提高性能 性能基本不变，价格迅速下降 一般先推出中间机型，然后再分别向高端和低端两个方向发展 三种设计思想 最高性能价格比：商用机。主要发展方向 最高性能：国家安全需要，科技发展需要 例如：银河计算机、神州计算机、天河计算机… 最低价格：家用学习机等 精品 应用系统对系统结构的影响 应用要求：高速度、大容量、大吞吐率 应用场合：大、中、小、巨、微型机 大、巨型机趋势：研究新的系统结构、组成技术，并推广，向通用结构发展； 中、小、微型机趋势：保持价格基本不变，提高性能；保持性能基本不变，降低价格。 从系统结构的观点来看，各型（档）计算机的性能随时间下移，实质上就是在低档（型）机上引用，甚至照搬高档（型）机的系统结构和组成。 精品 价格 （对数坐标） 年代 t-3 t-2 t-1 t t+1 t+2 微微型机 亚微型机 微型机 小型机 中型机 大型机 巨型机 各型机器价格性能随时间变化的趋势 精品 价格和应用对系统结构的影响 要全面评价一个系统结构，既要考虑性能又要考虑价格。 当两个系统的功能类似或性能接近时，性价比的比较才有意义。 改进系统结构应使性能或价格产生较小变化，以获得更好的性价比。 改进系统结构可提高系统的绝对性能，并使价格的增加比较合理。 针对特殊负载（特殊应用）的专用计算机系统结构往往具有高效率，但缺乏通用性，市场面小。 通用系统结构可适应各种应用场合，市场面大，但效率低。 设计的出发点是使专用系统结构的高效率与通用系统结构的广泛市场成均势。 精品 器件发展对系统结构的影响 器件发