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.

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

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

• процессоры
• обмен между процессорами
• память
• моделируемые архитектуры

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).

Программная реализация.
Здесь можно загрузить программу "Е14" и самому попробовать реализовать параллельный алгоритм. Желаю успеха!!!
Новинка! Написана и выложена на сайт программа-ассемблер для "Е14". Если ее использовать, то работать с "Е14" становится значительно комфортнее.
Ссылка для загрузки на той же странице внизу.

Примеры решения задач.
В этом разделе подробно показано, как можно реализовывать параллельные программы на "Е14". Рассмотрена простая задача о вычислении суммы одномерного массива. Казалось бы, делим массив на части и, поскольку каждому процессору теперь приходится суммировать заметно меньше чисел, время решения существенно сократится. Но не все так просто - мешает необходимость копирования чисел в память каждого из процессоров...

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!