Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Tekhnologiyi_rozpodilenikh_sistem_ta_paralelnik...doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
850.43 Кб
Скачать

3. Переваги паралельних обчислень

Програми, належна якість проектування яких дозволяє скористатися перевагами паралелізму, можуть виконуватися швидше, ніж їх послідовні еквіваленти, що підвищує їх ринкову вартість. Іноді швидкість може врятувати життя. У таких випадках швидше означає краще. Іноді рішення деяких проблем представляється природнішим у вигляді колекції одночасно виконуваних завдань. Це характерно для таких областей, як наукове програмування, математичне і програмування штучного інтелекту. Це означає, що в деяких ситуаціях технології паралельного програмування знижують трудовитрати розробника ПЗ , дозволяючи йому безпосередньо реалізувати структури даних, алгоритми і евристичні методи, що розробляються ученими. При цьому використовується спеціалізоване устаткування. Наприклад, в мультимедійній програмі з широкими функціональними можливостями з метою отримання вищої продуктивності її логіка може бути розподілена між такими спеціалізованими процесорами, як мікросхеми комп'ютерної графіки, цифрові звукові процесори і математичні спецпроцесори. До таких процесорів звичайно забезпечується одночасний доступ. МРР - комп'ютери (Massively Parallel Processors — процесори з масовим паралелізмом) мають сотні, а іноді і тисячі процесорів, що дозволяє їх використовувати для вирішення проблем, які просто не реально вирішити послідовними методами. Проте при використанні МРР - комп'ютерів (тобто при об'єднанні швидкості і "грубої сили") неможливе стає можливим. До категорії застосування МРР-комп'ютерів можна віднести моделювання екологічної системи (або моделювання впливу різних чинників на навколишнє середовище), дослідження космічного простору і ряд тем з області біологічних досліджень, наприклад проект моделювання генотипу людини. Застосування більш довершених технологій паралельного програмування відкриває двері до архітектури ПЗ , які спеціально розробляються для паралельних середовищ. Наприклад, існують спеціальні мультиагентні архітектури і архітектури, що використовують методологію "класної дошки", розроблена спеціально для середовища з паралельними процесорами.

4. Найпростіша модель розпаралелення

В якості простої моделі, що відображає базові концепції паралельного програмування, розглянемо модель PRAM (Parallel Random Access Machine— паралельна машина з довільним доступом). PRAM— це спрощена теоретична модель з п процесорами, які використовують загальну глобальну пам'ять. Проста модель PRAM зображена на рис. 2.

Рис. 2. Проста модель PRAM

Всі процесори мають доступ для читання і запису до загальної глобальної пам'яті. У PRAM-середовищі можливий одночасний доступ. Припустимо , що всі процесори можуть паралельно виконувати різні арифметичні і логічні операції. Крім того, кожний з теоретичних процесорів (див. рис. 2) може звертатися до загальної пам'яті в одну безперервну одиницю часу. PRAM-модель володіє як паралельними, так і такими, що виключають алгоритмами зчитування даних. Паралельні алгоритми зчитування даних дозволяють одночасно звертатися до однієї і тієї ж області пам'яті без спотворення (псування) даних. Зчитування даних, що виключають алгоритми, використовуються у разі, коли необхідна гарантія того, що ніякі два процеси ніколи не прочитуватимуть дані з однієї і тієї ж області пам'яті одночасно. PRAM-модель також володіє паралельними та виключаючими алгоритмами запису даних. Паралельні алгоритми дозволяють декільком процесам одночасно записувати дані в одну і ту ж область пам'яті, тоді як виключаючи алгоритми гарантують, що ніякі два процеси не записуватимуть дані в одну і ту ж область пам'яті одночасно. Чотири основні алгоритми зчитування і запису даних перераховані в табл. 1.1.

Таблиця 1. Чотири базові алгоритми зчитування і запису даних

Типи алгоритмів

Опис

EREW

Що виключає зчитування/виключаючий запис

CREW

Паралельне зчитування/виключаючий запис

ERCW

Що виключає зчитування /паралельний запис

CRCW

Паралельне зчитування /паралельний запис

Такі типи алгоритмів часто використовуються для реалізації паралельної архітектури. Архітектура, побудована на основі технології "шкільної дошки", — це одна з важливої архітектури, яку ми реалізуємо за допомогою PRAM-моделі. Необхідно відзначити, що хоча PRAM— це спрощена теоретична модель, вона успішно використовується для розробки практичних програм, і ці програми можуть змагатися по продуктивності з програмами, які були розроблені з використанням складніших моделей паралелізму.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]