Данному образовательному сайту пришлось несколько раз менять свое имя. С 2011 года доступ к нему обеспечивается по URL
http://educomp.runnet.ru

emc.km.ru (2001-2007) ==> educomp.org.ru (2007-2011) ==> educomp.runnet.ru (2011-...)
Более подробно об истории сайта можно прочитать здесь.


Учебные модели компьютера



Модели (software):

"Е14" (parallel !!!)

Модели (hardware):






Награды сайта
Награды сайта

от автора сайта Автор сайта "Учебные модели компьютера" (http://educomp.runnet.ru) Е.А.Еремин
представляет вашему вниманию свою новую модель:

Многопроцессорный учебный компьютер "Е14"

E14 view

Модель, как ясно из названия, создана в 2014 году и предназначается
для преподавателей и всех тех, кто интересуется многоядерными (многопроцессорными)
компьютерами и параллельными вычислениями.

Модель "Е14" разработана мною для изучения многоядерной (многопроцессорной) архитектуры и знакомства с идеями параллельного программирования. Сразу подчеркну, что для инженеров термины "многоядерный" и "многопроцессорный" различны, но "Е14" - это симулятор (т.е. программа, которая реализует некоторую модель устройства), поэтому он "не обязан чувствовать" эту разницу.

На момент написания программы "Е14" я не нашел в Сети ничего подобного, хотя и искал достаточно тщательно. Единственная работа, на которую обязательно стоит сослаться, это описание универсальной 32-разрядной учебной машины . Судя по описанию, этот симулятор существенно отличается от "Е14": он гораздо сложнее, что является неизбежным следствием симметричности (одинаковости ядер) его процессора. Не имея никакого желания моделировать многопроцессорную операционную систему, я выбрал другой путь - несимметричную архитектуру, т.е. один из процессоров является "главным". В результате управляющая программа размещается в этом центральном процессоре и необходимость в каких-либо внеших управляющих программах отпадает.

При разработке модели в нее сразу была заложена идея о максимальном удобстве изучения параллельной архитектуры после классической однопроцессорной (а попутно и закреплении усвоенного ранее материала). Поэтому характерными чертами "Е14" являются:

  • несимметричная архитектура, т.е. наличие выделенного управляющего процессора (см. выше); управляющий процессор имеет ту же систему команд, что и все остальные процессоры;
  • система команд, которая полностью совместима с предшествующей моделью "Е97", используемой на предыдущем этапе обучения;
  • использование для межпроцессорного обмена тех же методов, что и в классической архитектуре для обмена между процессором и внешними устройствами (обращение к внешним устройствам через порты, обмен данными через шину, алгоритм обмена, используемый при прямом доступе к памяти).
В итоге изучение параллельной архитектуры оказывается естественным продолжением и углублением знаний, полученных студентами раннее при изучении классической компьютерной архитектуры.

"Е14" также позволяет легко продемонстрировать основные приемы параллельного программирования, причем для небогатых образовательных учреждений будет приятно узнать, что "Е14" - это программа, работающая на любом компьютере под управлением Windows (Windows не обязательно последних версий, а компьютер не обязательно многоядерный).

Автор надеется, что заинтересованные инициативные преподаватели не просто используют данные материалы, но и примут участие в их развитии. Буду рад вашим комментариям и предложениям.

описание Об идеях создания модели.
Выбор основ устройства "Е14" подробно описан в статье, опубликованной в нашем университетском сборнике. Ее текст доступен в библиотеке e-Library.

описание Устройство модели.
Ниже даются ссылки на странички с описанием составных частей модели и механизмами их взаимодействия.

система команд Система команд "Е14".
Как уже говорилось выше, система команд "Е14" идентична системе команд "Е97"; для загрузки подробного описания используйте ссылку на материалы по "Е97".

Добавлены только две новые машинные инструкции:

  • 0E00 – установить регистр MPR, подключающий к данному процессору нужную страницу ОЗУ, в ноль (т.е. подключить "общую" страницу);
  • 0E01 – записать в MPR значение, равное номеру процессора (т.е. подключить "свою" страницу).

учебное ПО Программная реализация.
Здесь можно загрузить программу "Е14" и самому попробовать реализовать параллельный алгоритм. Желаю успеха!!!

литература Литература и ссылки.
"Е14" - довольно новая модель и она пока не очень подробно описана. Так что дополнительно к имеющимся на сайте материалам и к документации, которая вхожит в комплект ПО, здесь я буду стараться выкладывать ссылки на все публикации по "Е14". Первые публикации уже доступны!


Автор сайта - Евгений Александрович Еремин (Пермский государственный педагогический университет). e_eremin@yahoo.com