- •1.1. Развитие элементной базы вс.
- •1.2. Перспективы развития архитектур класса mpp (Massively Parallel Processor).
- •С хематический вид архитектуры с раздельной памятью
- •Линейная сеть процессоров
- •Повышение эффективности решения задач на линейной сети процессоров
- •Вычисление параллельного префикса
- •Использование гиперкуба для реализации параллельных алгоритмов.
- •Решение задачи быстрой сортировки на гиперкубе
- •2.1. Матричные вс с ассоциативной обработкой инф-ции на примере вс pepe.
- •2.2 Супер-эвм фирмы Cray Research.
- •1. Три типа различных регистров:
- •2. Параллельная обработка на нескольких уровнях.
- •3. Организация памяти.
- •2.3 Понятие метакомпьютинга. Способы организации метакомпьютера. Основные решаемые задачи. Примеры использования метакомпьютера для решения сложных задач.
- •3.1Транспьютеры. Практическое применение
- •3.2 Способы распределения задач по процессорам в мультипроцессорных вс.
- •3.3 Реализация фундаментальных вычислительных алгоритмов в линейной сети процессоров.
- •Линейная сеть процессоров
- •Повышение эффективности решения задач на линейной сети процессоров
- •Вычисление параллельного префикса
- •4.1 Вс на основе систолических и волновых матриц
- •Волновая матрица.
- •4.2 Возм-ые пути постр-ия высокопроизв-ых вс, отличных от фоннеймановского типа. Понятие семантического разрыва между стр-рой вс и реал-ой прогр-ой.
- •Концепция неограниченного параллелизма. Выявление микро- и макропараллелизма в алгоритмах.
- •5.1 Анализ производ-ти мультипроцессорных вс. Коэффициент ускорения вычислений. Проблемы достижимости линейного роста производительности.
- •5.2 Редукционная машина «Алиса». Пример выполнения фрагмента программы.
- •Параллельная редукция
- •6.1 Развитие новых методов вычислений Японская программа по развитию вычислительной техники:
- •Основной язык: Prolog
- •6.2 Показатели качества функционирования вс. Критерий Гроша. Критерий Минского. Двухпараметрический критерий. Проблемы достижения линейного роста производительности вс.
- •7.1 Достоинства и недостатки видов соединений вычислительных модулей в высокопроизводительных вс. Шина. Кольцо.
- •Линейная сеть процессоров
- •Повышение эффективности решения задач на линейной сети процессоров
- •7.3 Перспективы развития vpp (Vector Parallel Processor)
- •8.1 Достоинства и недостатки видов соединений вычислительных модулей в высокопроизводительных вс. Шина. Кольцо.
- •Одномерный путь передачи информации (отсутствует параллелизм передачи информации).
- •8.2 Особенности перехода к параллельным вычислениям. Проблемы организации параллельных вычислений.
- •9.1 Сравнительный анализ режимов и алгоритмов обработки информации в вс Сравнительные возможности двух методов организации параллельных вычислений: метод конвейеризации и метод параллелизма.
- •9.2 Принцип вычислений на основе управления потоком данных. Машины потоков данных (мпд). Архитектура. Достоинства и недостатки мпд.
- •Структура машины потоков данных. Данные хранятся в пакетах данных – в активных ячейках памяти. Ба – блок арифметический. Бл – блок логический. В активной памяти находятся пакеты, готовые к выполнению.
- •Функционирование машин потоков данных.
- •Организация сети передачи пакетов в мпд.
- •Достоинства мпд.
- •Недостатки мпд.
- •Обработка структур в мпд.
- •Структура мпд для обработки структур.
- •Структура устройства хранения и обработки.
- •9.3 Реализация фундаментальных вычислительных алгоритмов в матричной сети процессоров.
- •Решение задач линейной алгебры на матричной сети процессоров
- •10.1 Достоинства и недостатки видов соединений вычислительных модулей в высокопроизводительных вс. Шина. Кольцо.
- •Одномерный путь передачи информации (отсутствует параллелизм передачи информации).
- •10.2 Принцип вычислений на основе управления потоком данных. Машины потоков данных (мпд). Архитектура. Достоинства и недостатки мпд.
- •Данные хранятся в пакетах данных – в активных ячейках памяти. В активной памяти находятся пакеты, готовые к выполнению.
- •10.3 Принцип «разделяй и властвуй» и его использование для повышения эффективности выполнения вычислительных алгоритмов в сетях процессоров
- •11.1 Абстрактная архитектура вс. Основные модули и интерфейсы
- •Арифметический и командный конвейер
- •11.2 Особенности перехода к параллельным вычислениям. Проблемы организации параллельных вычислений.
- •11.3 Современные тесты для оценки производительности вс.
- •12.1 Диаграмма выполнения команды в машине фон Неймана. «Узкие места» при выполнении команды в последовательной вс. Методы устранения «узких» мест.
- •12.2 Редукционная g-машина. Пример выполнения фрагмента программы.
- •1. Три типа различных регистров:
- •2. Параллельная обработка на нескольких уровнях.
- •3. Организация памяти.
- •13.1 Арифметический и командный конвейер.
- •13.2 Организация тэговой памяти и оценка ее эффективности на примере мультипроцессорной вс Эльбрус.
- •Независимость программных средств от обрабатываемых данных. Программные средства реализованы только на логический уровень, поэтому:
- •Разработка высокопроизводительных систем класса мпд на основе ассоциативной памяти.
- •14.1. Способы выбора количества уровней совмещения (ступеней) в командном конвейере.
- •Тип решаемой задачи.
- •Стоимость организации вычислений.
- •14.2 Кластерные проекты (на примере мвс-1000 м). Коммуникационные технологии построения кластеров. Beowulf- кластеры. Beowulf- кластеры. The-hive.
- •14.3Теоретические модели параллельных систем. Ячеечные автоматы Неймана. Пространственная машина Унгера.
- •15.1 Достижения и перспективы развития вычислительной техники.
- •Японская программа по развитию вычислительной техники:
- •Задачи:
- •Существуют трансляторы с полуестетвенных языков
- •15.2 Способы распределения задач по процессорам в мультипроцессорных вс.
- •Организация супер-эвм с общей памятью (на примере hp Superdone). Архитектура ccNuma.
- •16.1 Классификационные схемы архитектур вс (по Флинну, по Энслоу). Достоинства и недостатки каждой из классификаций.
- •Многовходовые
- •Несимметричные(системы с неоднородными процессорами)
- •5.Вс с матричными (векторными) процессорами (Архитектура мрр)
- •16.2 Теоретические модели параллельных систем. Ячеечные автоматы Неймана. Пространственная машина Унгера
- •16.3Организация супер-эвм с общей памятью (на примере hp Superdone). Архитектура ccNuma.
- •17.1Достоинства и недостатки видов соединений вычислительных модулей в высокопроизводительных вс. Шина. Кольцо.
- •Одномерный путь передачи информации (отсутствует параллелизм передачи информации).
- •17.2 Вычислительные системы с векторной обработкой команд (структура). Диаграмма выполнения операций с векторной обработкой команд.
- •Вычисление параллельного префикса
- •63 Гусеничный алгоритм обработки элементов массива. Повышение эффективности решения задач на линейной сети процессоров
- •Вычисление параллельного префикса
- •65 Реализация фундаментальных вычислительных алгоритмов в матричной сети процессоров.
- •Решение задач линейной алгебры на матричной сети процессоров
- •Японская программа по развитию вычислительной техники:
- •Задачи:
- •Существуют трансляторы с полуестетвенных языков
- •2 Пути развития вычислительных систем (вс). Пять японских программ о развитии и внедрении средств вычислительной техники.
- •Использование гиперкуба для реализации параллельных алгоритмов.
- •Решение задачи быстрой сортировки на гиперкубе
- •Использование комбинаторов в редукционном вычислении
- •Процесс вычисления комбинаторного выражения
- •Реализация фундаментальных вычислительных алгоритмов в линейной сети процессоров.
- •Линейная сеть процессоров
- •Повышение эффективности решения задач на линейной сети процессоров
- •Вычисление параллельного префикса
- •20.1 Эволюция развития архитектур вс
- •20.2 Принципы векторизации последовательных программ. Критерии оценки векторной архитектуры.
- •2) Стартовое время конвейера.
- •Гусеничный алгоритм обработки элементов массива. Повышение эффективности решения задач на линейной сети процессоров
- •Вычисление параллельного префикса
- •Достоинства и недостатки видов соединений вычислительных модулей в высокопроизводительных вс. Шина. Кольцо.
- •Одномерный путь передачи информации (отсутствует параллелизм передачи информации).
- •21.2 Теоретические модели параллельных систем. Машина Холланда.
- •Решение задач линейной алгебры на систолических массивах.
- •22.2 Реализация принципа «сверхмультиобработки». Статический и динамический способ создания «общего кода».
- •22.3 СуперЭвм фирмы Fujitsu.
- •23.1 Сравнительные возможности двух методов организации параллельных вычислений: метод конвейеризации и метод параллелизма.
- •Факторы, влияющие на снижение производительности в системах с векторной обработкой команд
- •5. Зависимость по управлению
- •Основные технологии параллельного программирования.
- •62 Реализация фундаментальных вычислительных алгоритмов в линейной сети процессоров.
- •Линейная сеть процессоров
- •Повышение эффективности решения задач на линейной сети процессоров
- •Вычисление параллельного префикса
- •Вычислительные системы с векторной обработкой команд (структура). Диаграмма выполнения операций с векторной обработкой команд.
1.2. Перспективы развития архитектур класса mpp (Massively Parallel Processor).
MPP архитектура (massive parallel processing) - массивно-параллельная архитектура. Главная особенность такой архитектуры состоит в том, что память физически разделена. В этом случае система строится из отдельных модулей, содержащих процессор, локальный банк операционной памяти (ОП), два коммуникационных процессора (рутера) или сетевой адаптер, иногда - жесткие диски и/или другие устройства ввода/вывода. Один рутер используется для передачи команд, другой - для передачи данных. По сути, такие модули представляют собой полнофункциональные компьютеры (см. рис.). Доступ к банку ОП из данного модуля имеют только процессоры (ЦП) из этого же модуля. Модули соединяются специальными коммуникационными каналами. Пользователь может определить логический номер процессора, к которому он подключен, и организовать обмен сообщениями с другими процессорами. Используются два варианта работы операционной системы (ОС) на машинах MPP архитектуры. В одном полноценная операционная система (ОС) работает только на управляющей машине (front-end), на каждом отдельном модуле работает сильно урезанный вариант ОС, обеспечивающий работу только расположенной в нем ветви параллельного приложения. Во втором варианте на каждом модуле работает полноценная UNIX-подобная ОС, устанавливаемая отдельно на каждом модуле.
С хематический вид архитектуры с раздельной памятью
Главное преимущество:
Главным преимуществом систем с раздельной памятью является хорошая масштабируемость: в отличие от SMP-систем в машинах с раздельной памятью каждый процессор имеет доступ только к своей локальной памяти, в связи с чем не возникает необходимости в потактовой синхронизации процессоров. Практически все рекорды по производительности на сегодняшний день устанавливаются на машинах именно такой архитектуры, состоящих из нескольких тысяч процессоров (ASCI Red, ASCI Blue Pacific).
Недостатки:
• отсутствие общей памяти заметно снижает скорость межпроцессорного обмена, поскольку нет общей среды для хранения данных, предназначенных для обмена между процессорами. Требуется специальная техника программирования для реализации обмена сообщениями между процессорами. • каждый процессор может использовать только ограниченный объем локального банка памяти. • вследствие указанных архитектурных недостатков требуются значительные усилия для того, чтобы максимально использовать системные ресурсы. Именно этим определяется высокая цена программного обеспечения для массивно-параллельных систем с раздельной памятью.
Системами с раздельной памятью являются суперкомпьютеры МВС-1000, IBM RS/6000 SP, SGI/CRAY T3E, системы ASCI, Hitachi SR8000, системы Parsytec. Машины последней серии CRAY T3E от SGI, основанные на базе процессоров Dec Alpha 21164 с пиковой производительностью 1200 Мфлопс/с (CRAY T3E-1200), способны масштабироваться до 2048 процессоров. При работе с MPP системами используют так называемую Massive Passing Programming Paradigm - парадигму программирования с передачей данных (MPI, PVM, BSPlib
1.3.
Структуры сетей процессоров
Различные модели сетей процессоров характеризуются следующими параметрами:
схемы взаимодействия процессоров между собой;
память должна быть распределена;
особенность архитектуры сети;
диаметр сети;
и др.
Два процессора являются соседями, если они связаны между собой каналом связи.