Кластерные вычисления Процессор 8088 Программирование на языке ассемблера

petrozavodsk.x-whore.com/ - неподражаемые проститутки Петрозаводска
Тригонометрические и
гиперболические
подстановки
Физические приложения интегралов
Примеры вычисления производной
Сборочная единица
Сопряжение
Конструкторская документация
Позиционные и метрические
задачи
Рисование средствами PageMaker
Создание новой публикации
Шаблоны
Специальные эффекты
Верстка книг
Цветное оформление публикации
Назначение цвета
Корректура
Сотрудничество с типографией
Администрирование доменов
Средства безопасности
Альбом по схемотехнике
Офисный пакет Word, Access,
Excel практика использования
Технологии программирования
Кластерные вычисления
кластерный компьютер
Типичный кластер
Коммуникационное программное обеспечение
Интерфейс передачи сообщений
Аппаратные метрики
Приемы повышения производительности
масштабируемая система
Двоичные числа
Двоичная арифметика
Программирование на языке ассемблера
Процессор 8088
Адресация сегментов данных
Режим адресации
арифметические команды
Условные переходы
Вызовы подпрограмм
Ассемблер
Команды трассера
Технологии доступа к данным
Сервер баз данных
Сервер приложения
Клиент многозвенного распределенного приложения
Генератор отчетов
Технологии программирования
Потоки и процессы

Другой вариант мультикомпьютера — кластерный компьютер. Как правило, кластер состоит из нескольких сотен или тысяч связанных сетью персональных компьютеров или рабочих станций, причем к сети они подключаются через обычную сетевую плату. Различие между МРР и кластером такое же, как между мэйнфреймом и персональным компьютером. У обоих есть процессор, ОЗУ, диски, операционная система и т. д. Но в мэйнфрейме все это (за исключением, может быть, операционной системы) работает гораздо быстрее, и из-за этого применяются и управляются они совершенно по-разному. То же самое можно сказать о МРР и кластерах. Google — популярная система поиска информации в Интернете В каждой такой записи перечислены все содержащие это слово документы (это могут быть веб-страницы, PDF-файлы, презентации PowerPoint и т. д.). Конечно же, дешевый персональный компьютер гораздо менее надежен, чем лучшие модели серверов, но ведь и серверы иногда «падают». Типичный кластер Google

Коммуникационное программное обеспечение для мультикомпьютеров Для программирования мультикомпьютера требуется специальное программное обеспечение (обычно это библиотеки), позволяющее обеспечить взаимодействие между процессами и синхронизацию. Интерфейс передачи сообщений Еще несколько лет назад пакет PVM (Parallel Virtual Machine — параллельная виртуальная машина) считался самым популярным пакетом для обмена информацией между мультикомпьютерами. MPI поддерживает разнообразные формы коллективного взаимодействия Общая память на прикладном уровне Из наших примеров видно, что мультикомпьютеры поддаются масштабированию гораздо лучше, чем мультипроцессоры. Этот факт привел к возникновению систем передачи сообщений, таких как MPI. Проблему мнимого разделения можно решать по-разному. Например, можно отказаться от секвенциальной состоятельности в пользу свободной состоятельности.

В основе системы Linda лежит понятие абстрактного пространства кортежей, которое глобально по отношению ко всей системе и доступно всем процессам этой системы Формальные параметры, указываемые знаком вопроса, за которым следует имя переменной или типа, в поиске совпадения не участвуют (за исключением проверки типа), хотя тем параметрам, которые содержат имя переменной, после нахождения совпадения присваиваются значения. Немного иной подход к реализации в мультикомпьютере общей памяти на прикладном уровне — задействовать для совместного использования не кортежи, полноценные объекты. Операции с совместно используемыми объектами атомарны и секвенциально состоятельны. То есть система гарантирует, что если несколько процессов выполняют операции с одним объектом практически одновременно, система сама устанавливает определенную очередность событий, которую воспринимают все процессы. Большинство систем с распределенной общей памятью, как и системы Linda и Orea, работают в пределах одного здания или кампуса. Однако можно построить и глобальный (всемирный) мультикомпьютер с общей памятью на прикладном уровне. Аппаратные средства персонального компьютера Технические характеристики ПК

Аппаратные метрики С позиции аппаратуры наибольший интерес представляет быстродействие процессоров, устройств ввода-вывода и коммуникационной сети. Поскольку скорость работы процессоров и устройств ввода-вывода такая же, как и в однопроцессорной машине, ключевыми в параллельной системе являются параметры коммуникационной сети. На практике приблизиться к теоретически возможной пропускной способности очень трудно. Причины этого могут быть самыми разными. Например, каждый пакет всегда содержит служебные данные, относящиеся к компоновке, созданию заголовка, отправке. Есть ряд причин, по которым практически невозможно достичь идеального ускорения: практически во всех программах есть фрагменты, принципиально выполняемые последовательно, например, инициализация, считывание исходных данных или получение результатов Приемы повышения производительности Самый очевидный способ поднять производительность системы — добавить процессоры. Однако добавлять процессоры нужно таким образом, чтобы в системе не появлялись узкие места. Система, после добавления процессоров в которую имеет место соответствующий прирост производительности, называется масштабируемой. В идеале масштабируемая система при добавлении новых процессоров должна сохранять одну и ту же среднюю пропускную способность в расчете на один процессор и постоянное среднее время запаздывания.

Поэтому нередко применяется еще один метод (способ) соединения вычислительных сетей, который заключается в соединении двух сетей через интерфейсную машину, являющуюся последовательным преобразователем информации (ППИ).

Третья технология маскирования времени запаздывания — использование нескольких программных потоков. Система распределенных вычислений по своей сути многомерна, с большим количеством участников — одноранговых узлов. Ее можно противопоставить традиционным моделям вычислений. Еще выше лежит уровень коллективов, оперирующий группами ресурсов. Одной из его функций является исследование системы распределенных вычислений, выявляя места размещения ресурсов. Для поддержания взаимодействия между различными организациями и машинами, необходимы стандарты как на предоставляемые услуги, так и на протоколы доступа к ним. На следующем уровне вверх по иерархии располагаются сопроцессоры. Обычно сопроцессор выполняется в виде встраиваемой платы, которая позволяет увеличить вычислительные возможности процессора в некоторых специальных областях, таких как обслуживание сетевого протокола или обработка мультимедийных данных.

Двоичные числа Арифметика, применяемая в компьютерах, отличается от арифметики, к которой мы все привыкли. Во-первых, компьютеры оперируют числами, точность которых конечна и фиксирована. Во-вторых, в большинстве компьютеров используется не десятичная, а двоичная система счисления Отклонения можно разделить на два класса: операции, результат которых больше самого большого числа ряда (ошибка переполнения) или меньше самого маленького числа ряда (ошибка потери значимости), и операции, результат которых не является слишком маленьким или слишком большим, а просто не является членом ряда. Для шестнадцатеричных чисел требуется 16 цифр Преобразование десятичных чисел в двоичные можно совершать двумя разными способами Преобразование из десятичной в восьмеричную или шестнадцатеричную систему можно выполнить либо путем преобразования сначала в двоичную, а затем в нужную нам систему, либо путем вычитания степеней 8 или 16.

Двоичная арифметика Десятичные числа со знаком, состоящие из п разрядов, можно представить в п + 1 разрядах без знака. Положительные числа содержат 0 в крайнем левом разряде. Числа с плавающей точкой Диапазон чисел, используемых при различных вычислениях, очень велик. Второе важное отличие чисел с плавающей точкой от действительных чисел — их плотность До 80-х годов каждый производитель поддерживал собственный формат чисел с плавающей точкой. Все они отличались друг от друга. Более того, в некоторых из них арифметические действия выполнялись неправильно, поскольку арифметика с плавающей точкой имеет некоторые тонкости, которые не очевидны для среднестатистического разработчика аппаратного обеспечения.

Характеристики чисел с плавающей точкой стандарта IEEE По мере уменьшения результата при дальнейших вычислениях экспонента по-прежнему остается равной 0, а первые несколько битов мантиссы превращаются в нули, что уменьшает и значение, и число значимых битов мантиссы

Программирование на языке ассемблера В каждом компьютере есть уровень архитектуры набора команд (Instruction Set Architecture, ISA), который представляет собой совокупность регистров, команд и других элементов, доступных программистам, пишущим на языках низкого уровня Язык ассемблера Каждый язык ассемблера, или просто ассемблер, основывается на мнемониках — кратких осмысленных с точки зрения программиста обозначениях машинных команд (сложения, вычитания, умножения и других) наподобие ADD, SUB и MUL. В среднем окне в верхнем ряду указывается содержимое стека — области памяти, предназначенной для хранения временных значений

Процессор 8088 Любой процессор, в том числе и у 8088, обладает своим внутреннем состоянием, под которым понимается та или иная критически важная информация. Регистры общего назначения Регистры АХ, ВХ, СХ и DX входят в группу регистров общего назначения. Регистры-указатели Во второй группе регистров содержатся регистры-указатели и индексные регистры. Наиболее важным регистром из этой группы считается указатель стека (SP). Память и адресация Память процессора 8088 организована достаточно необычно, что объясняется сочетанием 1-мегабайтной памяти и 16-разрядных регистров Для выполнения абсолютного большинства команд требуются данные, которые извлекаются либо из памяти, либо из регистров. Для именования этих данных в 8088 предусмотрено несколько режимов адресации.

В строках под заголовком «Адресация сегментов данных» перечислены режимы адресации, актуальные для сегментов данных. Адреса этого типа всегда заключаются в пару круглых скобок — именно они позволяют отличить адрес в их составе от значения иного типа. Режим адресации, при котором операндом является константный байт или значение слова, называется непосредственной адресацией. Перемещение, копирование и арифметические команды В следующем блоке таблицы содержатся команды умножения и деления. В процессоре 8088 также предусмотрены флаги четности и служебного переноса

Условные переходы В процессоре 8088 предусмотрены 15 разновидностей условных переходов, причем у некоторых из них сразу несколько имен (например, команды JUMP GREATER OR EQUAL и JUMP NOT LESS THAN эквивалентны). В большинстве своем условные переходы зависят от флагов состояния и предваряются командами сравнения или проверки. Вызовы подпрограмм В процессоре 8088 есть команда, позволяющая вызывать процедуры, которые в языке ассемблера обычно называются подпрограммами (subroutines). В стеке, как обычно, сохраняются промежуточные результаты или подготавливаются аргументы для последующих вызовов. Для удобства имена системных вызовов можно в начале программы определить как константы; в таком случае к ним можно будет обращаться не по номеру, а по имени

В официальной спецификации набора команд 8088 предусмотрен префикс перекрытия сегмента, который позволяет применять действительные адреса из других сегментов; первый адрес в памяти, следующий за префиксом перекрытия, вычисляется при помощи указанного сегментного регистра.

Ассемблер Сначала мы рассмотрим ассемблер (программу ассемблирования), затем — трассер (программу трассировки) и наконец обсудим некоторые практические моменты их применения. Ассемблер as88 из набора АСК Численные значения могут быть восьмеричными (в таком случае они начинаются с нуля), десятеричными или шестнадцатеричными (начинаются с символов ОХ или Ох). Во втором блоке псевдокоманд содержатся указатели типов данных в сегменте данных Некоторые отличия от других ассемблеров 8088 После меток подпрограмм устанавливается не двоеточие, а ключевое слово PR0C. В конце подпрограммы эта метка дублируется, а после нее ставится ключевое слово ENDP, которое позволяет ассемблеру определить точную область действия подпрограммы. Под секцией процессора указываются последние точки вызова подпрограмм в исходном коде. Команды трассера Кроме того, трассер отслеживает уровень подпрограмм, на котором работает программа. Теоретически, всей этой информации вполне достаточно для написания и отладки программ на языке ассемблера посредством указанных инструментальных средств. Разница между ними заключается лишь в том, что в одном случае длину строки определяет ассемблер, а в другом — программист. Если двоичный файл ассемблера действительно находится в каталоге examples Регистры общего назначения Вызов регистров команд и указателя Первая команда в подпрограмме — PUSH В результате выполнения этой команды трассер будет выполнять команды до контрольной точки. В данном случае он остановится в строке, содержащей команду L0DS. Рассмотренные в предыдущих примерах программы просты и не содержат ошибок. В данном примере мы покажем, как трассер может помочь в отладке программ с ошибками. Следующая попытка ассемблировать исходный код, по идее, должна пройти успешно. Использовать две повторяющиеся команды не слишком изящно, но такова цена проектного решения, основывающегося на принципе независимости кодов условий от команд перемещения. Если сканирование символьной строки идет в обратном порядке, а отображается она посимвольно, значит, наша задача решена Если введенный символ не является маркером конца файла, исследуется введенный символ в регистре AL. Буферизованный и произвольный доступ к файлам В оставшейся части программы считывается номер символьной строки, эта строка передается в буфер, после чего она выводится при помощи вызова write. Далее необходимо определить конечное положение данной строки в файле и число считываемых файлов Напишите на языке ассемблера программу, которая на входе получает выражения, состоящие из целого числа, оператора и еще одного целого числа, а на выходе предоставляет значения этих выражений.

Программирование на языке ассемблера