11. Централізована та децентралізовані системи

Класифікація КС

Класифікація КС – річ складна. Однієї класифікації не існує. Ознаки:

• Кс бувають: Централізовані Децентралізовані

Існує ще підхід (Поспєлов):

1. абсолютно централізовані;

2. абсолютно децентралізовані.

Зараз у більшості використовуються централізовані системи. Звичайні системи – централізовані. Армія – це централізована система.Є обставини, коли централізація неможлива:

1. коли центр гине;

2. об’єкти мають окремо приймати рішення, тобто нема центру.

11. Ярусно-паралельна форма програми.

Ярусно-паралельна форма програми основана на паралелізмі незалежних гілок. Полягає в тому, що при розв’язанні великої задачі можуть бути віділені окремі незалежні частини(гілки програми), які при наявності декількох пристроїв обробки, можуть виконуватися перелельно та незалежно один від одного. Двома незалженими гілками програми будемо вважати такі частини задачі, при виконанні яких виконуються наступні умови:

• Жодна із вхідних для гілки програми величин не є вихідною величиною іншої прогами. (Відсутність функціональних звязків)

• Для обох гілок програми не мусить робитися запис в одній і тій самій комірці памяті(відсутність звязку із використання одних і тих самих полів ОП)

• Умови виконання 1ї гілки незалежать від результатів або ознак отриманих при виконанні іншої гілки(незалежність за керуванням).

• Обидві гілки мусять виконуватися за різними блоками програм(програмна незалежність)

Ярусно-паралельна форма програми представляється у вигладі графа, сукупності гілок розміщених на декількох рівнях ярусів. Кількість ярусів називається висотою графа. Кружками з цифрами всередині прозначені гілки. Важливим є той факт, що операції, яким відповідають вершини одного яруса не залежать одна від одної, і тому відповідно здійснюється паралельна реалізація алгоритму. Довжина одної гілки представлена числом часових одиниць t_i , які необхідні для її виконання. Для одного обчислювального засоба T = , де N – кількість вершин. Для того, щоб із допомогою декількох пристроїв обробки розв’язати задачу, яка має незалежні паралельні гілки необхідно організувати процес, який визначає шляхи розв’язання задачі та виробляє необхідну і-цію про готовність певної гілки. Все це відносто легко зробити, коли достатньо точно відома тривалість виконання кожної гілки. Але на практиці це буває досить рідко, тому організація оптимального графіка роботи є досить складною задачею. Добре піддаються паралельній обробці матрична алгебра, лінійне програмування, спектральна обробка сигналів, прямі та зворотні перетворення Фур’є.

14. Особливості окмд, мкод, мкмд

SIMD (англ.singleinstruction, multipledata — одиночний потік команд, множинний потік даних) - це елемент класифікації згідно таксономії HYPERLINK "http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B0%D0%BA%D1%81%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D0%BC%D1%96%D1%8F_%D0%A4%D0%BB%D1%96%D0%BD%D0%BD%D0%B0"Флінна для паралельних процесорів де до багатьох елементів даних виконується одна або однакові команди. SIMD - це одна з головних умов котра гарантує можливість паралельного виконання алгоритмів. При обробці мультимедійної інформації, наприклад накладання фільтрів, необхідно виконувати однакові дії над кожним пікселем зображення саме тому дана архітектура дуже широко використовується при обробці мультимедійної інформації.

• Векторний процесор — процесор, в якому операндами деяких команд можуть слугувати впорядковані масиви даних — вектори.

• GPU - орієнтація відеокарт це обробка мультимедійної відео інформації, як найкраще відповідає представленню SIMD архітектури.

• Архітектура MAJC — багатоядерний та багатопоточний мікропроцесор, від компанії SunMicrosystems, котрий був орієнтований на обробку мультимедійної інформації у мережі.

• Векторні розширення центрального процесораHYPERLINK "http://uk.wikipedia.org/wiki/X86"X86 та x86_64: в центральні процесори додавалися набори інструкцій для роботи з мультимедійними даними:

• MMX(MultimediaExtensions)- комерційна назва додаткового набору інструкцій, що виконують характерні для процесів кодування / декодування потокових аудіо / відео даних дії за одну машинну інструкцію.

• 3DNow! — розширення для набору інструкцій платформи X86, яку розробила компанія AdvancedMicroDevicesHYPERLINK "http://uk.wikipedia.org/wiki/Advanced_Micro_Devices"(AMD), що дозволяє виконувати прості векторні операції,.

• SSE(Streaming SIMD Extensions)— набір інструкцій, розроблених Intel, як відповідь на аналогічний набір інструкцій 3DNow! від AMD

• AVX(AdvancedVectorExtensions)— розширення системи команд X86 для мікропроцесорів Intel та AMD, запропоноване компанією Intel у березні 2008.

• Векторні розширення NEON ARM процесорів — набір з 64- та 128-бітових SIMD інструкцій, що надає стандартизоване прискорення для засобів медіа та сигнальної обробки прикладних програм.

MISD (англ.multipleinstruction, singledata — множинний потік команд, одиночний потік даних) - це елемент класифікації згідно таксономії HYPERLINK "http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B0%D0%BA%D1%81%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D0%BC%D1%96%D1%8F_%D0%A4%D0%BB%D1%96%D0%BD%D0%BD%D0%B0"Флінна де декілька функціональних модулів виконують різні операції над даними, це архітектура для паралельних обчислень.

• Деякі автори відносять систолічні масивиHYPERLINK "http://uk.wikipedia.org/wiki/CPU"процесорів, а магістральні машини до даної архітектури. Не дуже багато комп'ютерів існує на даній архітектурі, тому що MIMD та SIMD архітектури більш прийнятні для більшості поставлених задач.

MIMD (англ.multipleinstruction, multipledata — множинний потік команд, множинний потік даних) - це елемент класифікації згідно таксономії HYPERLINK "http://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B0%D0%BA%D1%81%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D0%BC%D1%96%D1%8F_%D0%A4%D0%BB%D1%96%D0%BD%D0%BD%D0%B0"Флінна для паралельних процесорів де є декілька обчислювальних пристроїв обробки команд кожен з яких працює зі своїм набором команд.

Типипаралельних (MIMD) архітектур(згідно доступу до пам'яті)

Усіпроцесоримають бути об'єднані за допомогоюшвидкісноїлокальноїмережі, ценеобхідно для взаємодіїміжпроцесорами.

З розподіленою пам'яттю(Distributedmemory)

У даній моделі присутні лише процесори і кеш між ними. Кожен процесор у системі має доступ лише до своєї локальної пам'яті. також окрім обчислення процесор може відсилати і отримувати дані з мережі, саме за допомогою повідомлень і відбувається обмін даними між процесорами. У ідеальній мережі вартість пересилання даних між двома процесорами не залежить від їх розташування у мережі, а залежить лише від довжини повідомлення.

З загальною пам'яттю(Truesharedmemory)

Усі процесори спільно звертаються до загальної пам'яті, як правило, через шину чи ієрархію шин. В ідеалізованої PRAM (ParallelRandom Access Machine - паралельна машина з довільним доступом) моделі, яка часто використовується в теоретичних дослідженнях паралельних алгоритмів, будь-який процесор може звертатися до будь-якої комірки пам'яті у той самий час.

З спільною віртуальною пам'яттю(Virtualsharedmemory)

У таких комп'ютерах загальна пам'ять відсутня. Процесор може використовувати як свою локальну пам'ять так і пам'ять інших процесорів, за допомогою "глобальної адреси". У випадку якщо глобальна адреса вказує не на локальну пам'ять, то доступ до пам'яті здійснюється за допомогою повідомлень, з малою затримкою, що пересилаються по мережі.