Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов...

^ Внедрение параллельных вычислительных систем
К огорчению, чудеса в жизни изредка случаются. Огромная производительность параллельных компов и супер-ЭВМ с лихвой компенсируется сложностями их использования. Начнем с самых обычных вещей. У вас есть Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... программка и доступ, скажем, к 256-процессорному компу. Что вы ждете? Да ясно что: вы полностью легитимно ждете, что программка будет производиться в 256 раз резвее, чем на одном микропроцессоре. А ах так раз этого, вероятнее Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... всего, и не будет.

^ Закон Амдала и его следствия
Представим, что в вашей программке толика операций, которые необходимо делать поочередно, равна f, где 0<=f<=1 (при всем этом толика понимается не по Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... статическому числу строк кода, а по числу операций в процессе выполнения). Последние случаи в значениях f соответствуют на сто процентов параллельным (f=0) и вполне поочередным (f=1) программкам. Итак вот, для того, чтоб оценить, какое Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... ускорение S может быть получено на компьютере из 'p' микропроцессоров при данном значении f, можно пользоваться законом Амдала:

Если 9/10 программки исполняется параллельно, а 1/10 как и раньше поочередно, то ускорения более, чем в 10 раз Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... получить в принципе нереально вне зависимости от свойства реализации параллельной части кода и числа применяемых микропроцессоров.

Отсюда 1-ый вывод - до этого, чем основательно переделывать код для перехода на параллельный Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... компьютер (а хоть какой суперкомпьютер, а именно, является таким) нужно основательно пошевелить мозгами. Если оценив заложенный в программке метод вы сообразили, что толика поочередных операций велика, то на существенное ускорение рассчитывать очевидно не приходится и Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... необходимо мыслить о подмене отдельных компонент метода. В ряде всевозможных случаев поочередный нрав метода поменять не так трудно. Допустим, что в программке есть последующий кусок для вычисления суммы n чисел:

s = 0

Do Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... i = 1, n

s = s + a(i)

End Do

(можно тоже самое на любом другом языке)

По собственной природе он строго последователен, потому что на i-й итерации цикла требуется итог с (i-1)-й Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... и все итерации производятся одна за одной. Имеем 100% поочередных операций, а означает и никакого эффекта от использования параллельных компов. Совместно с тем, выход очевиден. Так как в большинстве реальных программ (вопрос: а Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... почему в большинстве, а не во всех?) нет значимой различия, в каком порядке ложить числа, выберем иную схему сложения. Поначалу найдем сумму пар примыкающих частей: a(1)+a(2), a(3)+a(4), a(5)+a(6) и Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... т.д. Заметим, что при таковой схеме все пары можно ложить сразу! На последующих шагах будем действовать полностью аналогично, получив вариант параллельного метода. Казалось бы в этом случае все трудности удалось разрешить. Но Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... представьте, что доступные вам микропроцессоры разнородны по собственной производительности. Означает будет таковой момент, когда кто-то из их еще трудится, а кто-то уже все сделал и никчемно простаивает в Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... ожидании. Если разброс в производительности компов большой, то и эффективность всей системы при равномерной загрузке микропроцессоров будет очень низкой. Но пойдем далее и представим, что все микропроцессоры схожи. Препядствия кончились? Снова нет Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов...! Микропроцессоры выполнили свою работу, но результат-то нужно передать другому для продолжения процесса суммирования... а на передачу уходит время... и в это время микропроцессоры снова простаивают... Словом, вынудить параллельную вычислительную систему Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... либо супер-ЭВМ работать с наибольшей эффективность на определенной программке это, прямо скажем, задачка не из обычных, так как нужно тщательное согласование структуры программ и алгоритмов с особенностями архитектуры параллельных вычислительных систем.

Заключительный вопрос Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов.... Как вы думаете, правильно ли утверждение: чем сильнее компьютер, тем резвее на нем можно решить данную задачку? Заключительный ответ. Нет, это не правильно. Это можно объяснить обычным бытовым примером. Если один землекоп Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... выкопает яму 1м*1м*1м за 1 час, то два таких же землекопа это сделают за 30 мин - в это можно поверить. А за сколько времени эту работу сделают 60 землекопов? За 1 минутку? Конечно Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... нет! Начиная с некого момента они будут просто мешаться друг дружке, не ускоряя, а замедляя процесс. Так же и в компьютерах: если задачка очень мала, то мы будем подольше заниматься рассредотачиванием Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... работы, синхронизацией процессов, сборкой результатов и т.п., чем конкретно полезной работой.
Выводы
Конкретно компьютерный рынок определяет баланс в отношении цена/производительность.

Важной чертой вычислительных систем является надежность.

Увеличение отказоустойчивости просит введение избыточности аппаратного Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... и программного обеспечения.

Масштабируемость представляет собой возможность бесконфликтного наращивания числа и мощности микропроцессоров, объемов оперативной и наружной памяти и других ресурсов вычислительной системы.

Сопоставимость и мобильность ПО должна обеспечивать возможность Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... пуска одних и тех же программных систем на разных аппаратных платформах, т.е. обеспечивать мобильность программного обеспечения.
^ Вопросы и задания

  1. Какие характеристики ВС определяют ее производительность?

  2. Какова производительность современных суперкомпьютеров?

  3. Что такое кластерные системы и Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... системы высочайшей готовности?

  4. Приведите примеры более всераспространенных серверов.
^ Лекция 6. Структурная организация ЭВМ - микропроцессор Введение
В прошлых лекциях мы познакомились с многофункциональными блоками ЭВМ, вычислительных систем и основными принципами их Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... взаимодействия. Сейчас мы можем приступить к более детальному анализу каждого из блоков и узлов в отдельности. Начнем, естественно, с микропроцессора и истории его возникновения.
^ Что понятно всем
В 1968 году Роберт Нойс, изобретатель кремниевой интегральной схемы Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... (1958), Гордон Мур, создатель известного закона Мура, и Артур Рок, капиталист из Сан-Франциско, основали корпорацию Intel для производства компьютерных микросхем.

Первоначальное заглавие “NM Electronicx” звучало не очень презентабельно, после ряда Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... проб тормознули на “Integrated Electronics”, утвердить не удалось, зато абривиатуру Intel сейчас знают все и стоит она $31 миллиардов. !!!

За 1-ый год собственного существования компания продала микросхем (аж!) на $3000. Но вот ухмылка судьбы! В августе Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... 1969 года крошечная компания Intel Corporation, которая была совершенно не так давно зарегистрирована, получила заказ от маленькой японской компании Nippon Calculating Machines, на проектирование микросхем для семейства калькуляторов (10-12 разных несерийных Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... микросхем-калькуляторов). Заместо того, чтоб делать 10-12 разных микросхем на «жесткой логике», т.е. спец системе, настроенной на одну, либо несколько близких задач. Другими словами, микросхем в каких методы обработки и хранения данных агрессивно Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... связаны со схемотехникой и конфигурации алгоритмов вероятны только методом конфигурации схемотехники системы. Тед Хофман и его сотрудник Стенок Мейзор решили создать одну твердотельную 4-битную микросхему-процессор, представляющую из себя универсальный компьютер с программируемыми функциями Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов..., который мог работать в любом из заказанных калькуляторов. Дальше превосходный фуррор: ноябрь 1970 чип 4001 ----- декабрь 1970 чип 4004. В июне 1971 года Intel анонсировала микропроцессорное семейство 4004 и выкупила все права на микросхему у японской компании Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... за те-же $60000, которые она заплатила, решив расходы на 4004 чрезмерными. Она отказалась от исключительных (!) прав на продукты Intel. Последняя в 1974 г. своими усилиями выпустила 8-разрядный микропроцессор 8080, и в конце концов Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... покупатели стали проявлять к решениям микроэлектроники реальный энтузиазм. Создатели разработки надолго были внесены в перечень лауреатов Государственного зала Славы США, а само изобретение признано одним из величайших достижений XX века.

Микропроцессор 4004 – 4-х Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... разрядный, 2250 транзисторов, частота – 108 кГц, производительность – 60 000 операций в сек, чип размером со шляпку гвоздя.

^ Что понятно немногим.

В 1968 году (!) два американских инженера Рэй Холт и Стив Геллер сделали 20 – разрядный процессор SLF (Special Logic Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... Function).

Чип SLF служил основой бортовика CADC для нового истребителя с изменяемой стреловидностью крыла F14. SLF – 20 разрядный микропроцессор с элементами параллельной логики и возможностью расширения (3 синхронно работающих SLF на бортовике, плюс элементы DSP микропроцессора Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... (!). Можно сказать, что CADC – превосходное для собственного времени решение и заложенные в него принципы не устарели и до настоящего времени. Так, в F-14 из-за огромных объемов вычислений использовалось сразу три (!) синхронно Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... работающих процессора SLF. Сравнимо не так давно на мировом рынке появились 1-ые общедоступные версии четырехпроцессорных ПК. Строжайшая секретность этой работы не позволила опубликовать результаты исследовательских работ, а широкий рынок микропроцессорной техники больше становился Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... вотчиной Intel.

1-ый 16 разрядный Intel 8086 вышел в свет исключительно в 1978 году. Дальше история развития микропроцессорной техники это в подавляющем числе случаев – история Intel. Одна самая соответствующая черта, на мой взор Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов..., рекламной политики этой компании это то, что все микропроцессоры Intel совместимы со своими предшественниками прямо до микропроцессора 8086. Другими словами, Pentium II,III,IV могут делать программки, написанные для микропроцессоров 8086, не думаю, что это Использование параллельных вычислительных систем - Конспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов... есть отлично, по последней мере, могу представить возмущение нынешних программистов.


ispolzovanie-metoda-vesovih-koefficientov-pri-ocenke-proizvoditelej-referat.html
ispolzovanie-metodov-geneticheskoj-inzhenerii-dlya-izucheniya-problem-genetiki-i-biologicheskih-nauk.html
ispolzovanie-metodov-prognozirovaniya-v-analize-deyatelnosti-predpriyatiya.html