КАТЕГОРИИ:


Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Военное дело- (14632) Высокие технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Государство- (451) Демография- (1065) Дом- (47672) Журналистика и СМИ- (912) Изобретательство- (14524) Иностранные языки- (4268) Информатика- (17799) Искусство- (1338) История- (13644) Компьютеры- (11121) Косметика- (55) Кулинария- (373) Культура- (8427) Лингвистика- (374) Литература- (1642) Маркетинг- (23702) Математика- (16968) Машиностроение- (1700) Медицина- (12668) Менеджмент- (24684) Механика- (15423) Науковедение- (506) Образование- (11852) Охрана труда- (3308) Педагогика- (5571) П Arhitektura- (3434) Astronomiya- (809) Biologiya- (7483) Biotehnologii- (1457) Военно дело (14632) Висока технологиите (1363) Geografiya- (913) Geologiya- (1438) на държавата (451) Demografiya- ( 1065) Къщи- (47672) журналистика и SMI- (912) Izobretatelstvo- (14524) на външните >(4268) Informatika- (17799) Iskusstvo- (1338) История- (13644) Компютри- (11121) Kosmetika- (55) Kulinariya- (373) култура (8427) Lingvistika- (374) Literatura- (1642) маркетинг-(23,702) Matematika- (16,968) инженерно (1700) медицина-(12,668) Management- (24,684) Mehanika- (15423) Naukovedenie- (506) образование-(11,852) защита truda- (3308) Pedagogika- (5571) п Политика- (7869) Право- (5454) Приборостроение- (1369) Программирование- (2801) Производство- (97182) Промышленность- (8706) Психология- (18388) Религия- (3217) Связь- (10668) Сельское хозяйство- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строительство- (4793) Торговля- (5050) Транспорт- (2929) Туризм- (1568) Физика- (3942) Философия- (17015) Финансы- (26596) Химия- (22929) Экология- (12095) Экономика- (9961) Электроника- (8441) Электротехника- (4623) Энергетика- (12629) Юриспруденция- (1492) Ядерная техника- (1748) oligrafiya- (1312) Politika- (7869) Лево- (5454) Priborostroenie- (1369) Programmirovanie- (2801) производствено (97182) от промишлеността (8706) Psihologiya- (18,388) Religiya- (3217) с комуникацията (10668) Agriculture- (299) Sotsiologiya- (6455) спортно-(42,831) Изграждане, (4793) Torgovlya- (5050) превозът (2929) Turizm- (1568) физик (3942) Filosofiya- (17015) Finansy- (26596 ) химия (22929) Ekologiya- (12095) Ekonomika- (9961) Telephones- (8441) Elektrotehnika- (4623) Мощност инженерно (12629) Yurisprudentsiya- (1492) ядрена technics- (1748)

Разнообразие от паралелната изчислителна




Концепцията за паралелни изчисления

Въведение в паралелно програмиране

лекция №6


Под паралелна обработка (паралелни или едновременни изчисления) могат да бъдат разбрани като процес на разтвор, в който едно и също време могат да бъдат изпълнени няколко изчислителни операции

Паралелната изчислителна формират основата на суперкомпютърни технологии и изчисления с висока производителност

· Паралелна обработка на

Ако определено устройство изпълнява една операция за единица време, тя ще работи по хиляди операции за хиляда единици. Ако приемем, че те са пет, като независими устройства, способни да работят в същото време, същите системни хилядите операции на пет устройства вече не могат да изпълняват хиляда и двеста единици за време.

По същия начин, система от N устройства изпълняват една и съща работа за 1000 / N единици време. Такива аналогии могат да бъдат намерени в живота: ако един от войниците копаят до градината в продължение на 10 часа, компания на войници от петдесет хора със същите способности, които работят в същото време да се справи с една и съща работа за 12 минути - на принципа на паралелизъм в действие!

Пионер в паралелна обработка на потоци от данни е академик A.A.Samarsky извършва в началото на 50-те години на необходимите за симулиране на ядрени експлозии изчисленията. Самара решен този проблем чрез поставяне няколко десетки млади дами с добавяне на машини по масите. Момичета общуват помежду си само с думи и заделят необходимите номерата добавяне на машини. По този начин, по-специално, е проектиран еволюция е взрив вълна.

Строителните работи бяха много момичета бяха уморени, и Александър Андреевич вървеше между тях и аплодираха. Може да се каже, и е първият паралелна система. Въпреки че дизайнът на водородната бомба е била умело извършва, точността им е много ниска, тъй като възли в мрежата, използвана е малък, а времето за изчисление е твърде голям.

· Монтаж на тръбопроводи

Идеята на конвейер е да се разпределят на отделни етапи изпълняват общи операции, като всеки етап извършване на работата си, да прехвърли резултатите от следното, в същото време, като нова част от входните данни. Ние се получи бистър печалба в скоростта на обработка чрез комбиниране на горните операции, разделени във времето.

Да приемем, че операцията може да различи пет микро-операции, всяка от които се извършва за единица време. Ако има един неделими серийни устройство 100 двойки аргументите ще го обработват за 500 единици. Ако всеки микро-операция в отделен етап (или с други думи - етап) транспортиране на устройството, след това пето време единица на различни етапи от обработката на такова устройство ще бъдат разположени първите пет двойки аргументи, и целия набор от сто двойки ще бъдат обработени за 5 + 99 = 104 единици време - ускорение в сравнение със серийното устройство, е почти пет пъти (броят на етапите на тръбопроводите).



Модели на паралелни компютри (класификация Флин)

· "Една инструкция поток - поток единствен данни» (SISD - "Single Инструкция Единична данни")

Тя се отнася до архитектурата на фон Нойман. SISD е конвенционални компютри, "традиционните" последователни компютри, в които всеки път само една операция се извършва на един елемент от данни (цифров или друга стойност). Повечето съвременни персонални компютри попада в тази категория.

· "Single инструкция - потоци много данни» (SIMD - "една инструкция - Множествена данни")

SIMD (Single английски инструкция, множество данни.) - на принципа на изчислителна техника, която позволява осигуряване на паралелизъм на ниво данни. SIMD компютри се състоят от един команден процесор (контролна единица), наричан контролер и няколко данни обработка модули наречени обработващи елементи. Модулът за контрол получава, анализира и изпълнява команди.

Ако отборът е намерил данните контролер изпраща до всички командата процесорни елементи, и тази команда се изпълнява в няколко или всички елементи на обработка. Всяка обработка на елемент има своя собствена памет за съхранение на данни. Едно от предимствата на тази архитектура е фактът, че в този случай, по-ефективно прилагане на логически изчисления на. SIMD процесори се наричат ​​също вектор.

· "Много отбори потоци - един поток от данни» (MISD - "Множествена Инструкция - Single данни")

този клас компютри е почти без твърд и да даде пример за успешно тяхното изпълнение. Един от малкото най - систолното процесори масиви, в които се намират процесори на възлите на регулярна решетка, които играят роля на ребра interprocessor връзки. Всички елементи за обработка, контролирани от общ часовник. Във всеки цикъл на работа, всеки процесорен елемент получава информация от своите съседи, изпълнява една команда, и предава резултата от съседите.

PE масиви с директни връзки между съседни PE наречени систолното. Такива масиви са изключително ефективни, но всеки един от тях е насочена към решаването на един много тесен клас проблеми. Помислете как може да се изгради систолното масив за решаване на определен проблем. Да предположим, например, е необходимо да се създаде устройство за изчисляване на матрица D = C + AB, където

Всичко тук е Matrix - панделка, за да п. Матрицата А има един по-горе и два диагонално под главната диагонал; матрица B - един по-долу и два диагонално над главния диагонал; матрицата С на три диагонално по-горе и по-долу основните. Нека всеки PE може да изпълнява операции скаларни C + аб и в същото време за предаване на данни. Следователно всеки PE трябва да има три входа: а, б, в и три изхода: а, б, в. Input (в) и изход (от) данните са свързани с

един от = а в предложения от = б, в гр място = С + A в * б в;

Ако по време на операцията не се получи някаква информация, ние ще приемем, че те са се удължава с нули. Да приемем още, че всички PE са разположени в една равнина и са всеки свързан с шест съседни. Ако данните се позиционира, както е показано на фигурата, веригата ще изчисли матрицата D.

Масивът работи в цикъла. По време на всеки цикъл на всички данни се премества в съседните възли в посоката, посочена от стрелките.

Фигурата показва състоянието на систолното масив по някое време. На следващия цикъл ще се движат всички данни на един възел и A11 на елементи, b11, C11 ще бъде в един PE, който се намира на кръстовището на прекъснатата линия. Следователно, изразът се оценява С11 + a11b11 .В същото време с а12 данни и B21 се доближават до PE, който се намира в горната част на систоличното масива.

В следващия цикъл, всички данни ще се движат отново една възлова точка по посока на стрелките в горния и PE ще a12 и В21 и резултата от предходния PE активиране намира долу, т.е. С11 + a11b11. Следователно, изразът се оценява С11 + a11b11 + a12b21. Това D11 е елемент на матрицата D.

Продължавайки potaktnoe разглеждане на процеса, можем да потвърдим, че изходите на PE, съответстващи на горната граница на систолното масив са периодично преминава през три матричните елементи са дадени D, в която всеки изход има елементи на един и същ диагонал. След около 3N цикли изчисляване на цялата матрица D е завършена. В този случай, всеки товар клетка систолното асимпотично равна на 1/3.

· "Много отбори потоци - потоци много данни» (MIMD - "Множествена Инструкция - Множествена данни")

Тази категория на компютри архитектури е най-богатият, ако имайте предвид, примерите за успешното му изпълнение. В нея падне симетричен Паралелни компютърни системи, работни станции с множествена процесори, работни станции, клъстери и т.н.

Гигантски изпълнение паралелни компютри и супер компютри повече от компенсирани от сложността на тяхната употреба. Да започнем с най-простите неща. Имате ли програма, както и достъп до, да речем, 256-процесор на компютъра. Какво очаквате? Да, това е ясно, че: можете законно да се очаква, че програмата ще работи 256 пъти по-бързо от един процесор. И това е само това, най-вероятно, няма да стане.