
- •2. Архитектура вс параллельной обработки информации
- •2.1.Основные определения
- •2.2. Особенности архитектур эвм и вс прошедших поколений
- •2.3. Пути повышения производительности вычислительных средств и требования к вычислительным системам параллельной обработки информации
- •Перспективы и проблемы использования высокопроизводительных вс параллельной обработки информации
- •2.4. Способы параллельной обработки информации. Уровни обработки (гранулярность обработки)
- •2.5. Классификация вс с функциональной точки зрения
- •2.6. Проблемы неймановской архитектуры
- •2.7 . Особенности risс-архитектуры.
- •2.Х. Классификация вычислительных моделей и механизмов обработки
- •2.8. Вычислительные модели (системы) с управлением потоком данных (потоковые машины) и редукционные машины
- •2.9. Матричные (векторные) процессоры (simd-архитектуры)
- •2.10. Пример разрядно-модульного матричного процессора simd-архитектуры (параллельный процессор для обработки двухмерных изображений, передаваемых из космоса).
- •Разрядно-модульная матричная окмд
- •2.11. Особенности реализации мультимедийных алгоритмов на основе архитектур simd в современных простейших микропроцессорах
- •2.12. Процессоры со многими алу
- •2.13. Процессоры с конвейеризацией команд
- •2.14. Конвейерные операционные устройства обработки информации
- •2.15. Направления развития современных архитектур процессоров
- •2.16. Суперскалярные вычислительные системы
- •2.17. Микропроцессор Pentium 4.
- •2.18. Суперкомпьютер Gray
- •Секция регистров
- •2.19. Многопроцессорные системы.
- •Что это дает?
- •2.20. Разновидности ос многопроцессорных систем,
- •2.21. Мультипроцессорные системы на базе мп Alpha 21364
- •2.22. Однокристальные многопроцессорные системы
- •2.23. Векторно-конвейерные супер-эвм Cray c90, t90
- •2.24. Многопроцессорные вычислительные системы семейства мвс (мвс - 1000)
- •2.25. Многопроцессорная вычислительная система Эльбрус.
- •2.26. Многоядерные многопотоковые микропроцессоры
- •2.27. Кластерные системы.
- •2.28. Концепция grid-архитектур
- •2.29. Транспьютеры. Особенности архитектур мультитранспьютерных систем.
- •2.30. Транспьютерная многопроцессорная система для цифровой обработки сигналов. Транспьютерная многопроцессорная система цифровой обработки сигналов
- •2.31. Примеры формального представления сегментированных программ для параллельного исполнения.
- •2.32. Показатели производительности вычислительных систем.
Что это дает?
Например, в системе на 16384 процессоров (214) каждый процессор имеет 14 входов/выходов, чтобы реализовать все соединения. Между каждой парой процессоров расстояние не более 14 участков. Это удобно, так количество связей и расстояние между процессорами значительно меньше числа самих процессоров и позволяет решать проблемы маршрутизации.
2.20. Разновидности ос многопроцессорных систем,
отличающихся способом организации выполнения заданий
Выделяется три типа ОС:
Централизованная ОС (по типу «ведущий/ведомый»)
Децентрализованная ОС (с раздельным выполнением заданий)
Смешанные ОС (с симметричным выполнением заданий)
Централизованные ОС
- управляющие функции реализуются только в одном из процессоров, который может быть выбран оператором (или заложен программно как центральный), исполнительские функции распределены по другим процессорам.
- к исполнению управляющих программ имеет доступ только один центральный процессор, в связи с чем в системе не возникают конфликтные ситуации (блокировки), связанные с общим доступом.
- при сбое в ведущем процессоре возможен отказ системы в целом. Необходимо предусмотреть специальные средства перезапуска системы.
- в случае, если решается много мелких задач и ведущий процессор перегружен управляющими функциями, то возможно резкое снижение производительности системы в целом.
Децентрализованные ОС
- каждое задание полностью обслуживается одним процессором, то есть каждый процессор выполняет и управленческие и исполнительские функции
- при отказе одного из процессоров в целом, система может не потерять работоспособность. В этом случае задача процессора вышедшего из строя перераспределяется на другой процессор. Однако при этом требуется восстановление вычислительной системы, повторный запуск программ и это представляет непростую по реализации задачу.
- операции ввода/вывода могут выполняться процессором, на который эта задача возложена. Каждый процессор может иметь свою дополнительную память.
- если один процессор перегружен, а другие простаивают, то система характеризуется низкой эффективностью.
Смешанная ОС
- каждое задание может обслуживаться одновременно несколькими процессорами (и управленческие и исполнительские функции), при этом обеспечивается возможность равномерной загрузки процессоров.
- при выходе из строя отдельного процессора может сохраняться работоспособность
- самая сложная ОС.
2.21. Мультипроцессорные системы на базе мп Alpha 21364
-
архитектура МВС с индивидуальной памятью
у каждого микропроцессора;
- сетевой интерфейс поддерживают 4 связи (на рис. link);
- система связи – тор;
- возможно расширение архитектуры (рис. – базовая архитектура);
- каждый процессор – однокристальный;
- имеются порты памяти (для внешних блоков ОП);
- потребляет порядка 100 Вт (немалая мощность);
- 100 млн. транзисторов.
2.22. Однокристальные многопроцессорные системы
МП ТMS 320C8x
На одном кристалле – много процессоров.
Архитектура МВС - с общей памятью.
Особенность: обработка 2-х, 3-х-мерной графики (компрессия, декомпрессия). Относится к цифровым микропроцессорам обработки сигналов.
Типичная многопроцессорная система с многими процессорами и коммутаторами:
- МП содержит 5 полнофункциональных процессоров, 4 из которых - реализуют исполнительские функции, а 1 – управляющие;
- каждый процессор за 1 такт может выполнить несколько RISK – операций;
- главный процессор более полнофункциональный и работает с плавающей точкой;
- порт JTAG – подключение системы контроля и отладки, дополнительного ОЗУ;
- контроллер обмена;
- видеоконтроллер;
- суммарная производительность – 2 млрд. RISK – команд (при частоте 40-50 МГц).