1. Понятие параллелизма. Пространственный и временной параллелизм.
Параллелизм – это возможность одновременного выполнения нескольких арифметических, логических или служебных операций. Причем операции могут быть как крупноблочные, так и мелкоблочные.
В основу параллельной обработки могут быть положены различные принципы:
- пространственный параллелизм;
- временной параллелизм:
Конвейеризация.
Векторизация.
Матричный.
Систолический.
Организация структуры обработки потока данных.
Организация системы на основе структуры гиперкуб.
Динамическая перестройка структуры ВС.
Описание любого алгоритма является иерархическим, основанным на свойстве вложенности. При программировании выделяют уровни вложенности: задания, задачи, подзадачи (процессы), макрооперации, операции.
2. Ярусно-параллельная форма представления алгоритма.
Наиболее общей формой представления алгоритмов является информационно-управляющий граф алгоритма. Более определенной формой представления параллелизма задач является аппарат ярусно-параллельной формы (ЯПФ).
Алгоритм в ярусно-параллельной форме представляется в виде ярусов, причем в нулевой ярус входят операторы (ветви) независящие друг от друга.
На графе можно обозначить переходы, означающие передачу результатов вычисления примитивной операции из одного яруса к операции из следующего яруса. Ярусы делятся по переходам. Могут быть «пустые» переходы и «пустые» примитивные операции.
При построении ЯПФ опираются на базовый набор примитивных операций (БНО).
3. Автоматическое обнаружение параллелизма. Явная и скрытая параллельная обработка.
4.Степень параллелизма. Профиль параллелизма.
Степень параллелизма (D) – это порядок числа параллельно работающих устройств в системе при реализации алгоритма задач, при условии, что количество процессоров (обрабатывающих устройств) не ограничено.
1) Низкая степень : от 2 до 10 процессоров.
2) Средняя степень : от 10 до 100 процессоров.
3) Высокая степень : от 100 до 104 процессоров.
4) Сверхвысокая степень : от 104 до 106 процессоров.
17.Способы организации свв. Свв для систем с распределенной оперативной памятью. Распределенная свв. Подключение спецпроцессора через свв.
При наличии автономной системы ввода-вывода вычислительная система должна быть сбалансирована, т.е. объем передаваемой за единицу времени информации в ней должен соответствовать объему вводимой и выводимой информации за тот же интервал времени. Иначе средства обработки будут простаивать в ожидании ввода очередной порции информации.
Разработано несколько способов организации СВВ, отличающихся скоростью передачи и аппаратными затратами, и используемых для разных классов СОД.
5. Системы ввода-вывода для систем с распределенной оперативной памятью.
Для СОД, где процессорные элементы не имеют общей оперативной памяти, схема ввода-вывода строится с использованием коммутатора (рис. 3.7). Функции коммутатора реализуются системным контроллером – специально выделенным устройством, которое осуществляет функции диспетчеризации, управления обменом между отдельными процессорными элементами (ПЭ) и между локальной ОП отдельных ПЭ и системой ввода-вывода. Наличие такого коммутатора в однопроцессорной системе приводит к значительному снижению числа прерываний центрального процессора.
6. Распределенная система ввода-вывода.
В данной схеме каждый процессорный элемент имеет собственные неразделяемые периферийные устройства. Все обмены между отдельными ПЭ и каналами СВВ происходят через коммутатор (рис. 3.8). Преимущество такой системы – эффективное использование дорогостоящих периферийных устройств.
7. Подключение спецпроцессора через систему ввода-вывода.
Если подключение спецпроцессора к СОД заранее не предусмотрено, это можно сделать посредством СВВ (рис. 3.9). Такой процессор называют периферийным (ПП). Он подключается к оперативной памяти или системному контроллеру через канал ввода-вывода аналогично периферийному устройству.
Задача СВВ состоит в том, чтобы загрузить локальную память ПП исходными данными перед началом операции в периферийном процессоре, инициировать операцию и результаты обработки вернуть в основную память СОД.
В качестве ПП часто используют матричные спецпроцессоры, фильтр-процессоры для обработки БД либо целиком машины баз данных, реализо-ванные конструктивно на одной плате.
Естественно, что существуют системы, где используется сочетание различных способов организации СВВ.