27. Закон Амдала

Типикин:

Ускорение – это отношение времени Ts, затрачиваемое однопроцессорной ЭВМ, ко времени Tp решения той же задачи на n – процессорной параллельной ВС:

S = Ts/Tp.

Амдал принял допущение, что увеличение числа процессоров не сопровождается увеличением объема (сложности) решаемой задачи, т.е. одна и та же задача, обрабатываемая на однопроцессорной ЭВМ за время Ts и имеющая относительную последовательную долю f, допускает распараллеливание оставшейся ее доли (1-f) на любое число процессоров n.

Тогда можно грубо оценить время Tp решения этой же задачи на n – процессорной системе через известное время Ts и заданную величину f:

Tp = f Ts + ((1-f) *Ts))/n.

Формула Амдала для ускорения

S = Ts/Tp = n / (1+ f (n-1)),

Lim _n→∞ S = 1/f.

Это означает, что, если в программе имеется 10% нераспараллеливаемых последовательных операций (f=0.1), то сколько бы процессоров мы не применяли и как бы не уменьшали системные и коммуникационные издержки, ускорения более, чем в 10 раз не удастся получить. Наблюдаются большие отклонения от линейного ускорения

5

10

15

20

4

8

12

16

20

F=0.5

n

S

28. Основы метрической теории проектирования параллельных вычислительных средств

Типикин:

Метрическая теория ВС основана на теории дискретных случайных процессов (цепях Маркова), теории сетей Петри, теории систем массового обслуживания, имитационном моделировании случайных процессов функционирования ВС методом Монте – Карло. Глубокое научное исследование позволяет получить достоверные оценки показателей эффективности ВС. В инженерной практике используются приближенные оценочные и асимптотические формулы, позволяющие принять решение при выборе варианта архитектуры и структуры создаваемой ВС на начальных этапах эскизного системотехнического проектирования. Для оценки эффективности параллельных вычислений используют систему метрик параллельных ВС.

2 Вопрос

21* Проблема повышения степени интеграции средств вт

Нужно написать что то умное на основе этих тезисов

Повышение степени интеграции микросхем и связанное с этим уменьшение размеров элементов имеет определенные пределы. [1]

Повышение степени интеграции микросхем и связанное с этим уменьшение размеров элементов имеют определенные пределы. Интеграция свыше нескольких десятков тысяч элементов оказывается экономически нецелесообразной и технологически трудно выполнимой. Поэтому весьма перспективным направлением дальнейшего развития электронной техники является функциональная микроэлектроника, позволяющая реализовать определенную функцию аппаратуры без применения стандартных базовых элементов. [2]

Повышение степени интеграции микросхем и связанное с этим уменьшение размеров элементов имеет определенные пределы. Интеграция свыше нескольких десятков тысяч элементов на одном кристалле оказывается экономически нецелесообразной и технологически трудно выполнимой. Сложными становятся проблемы топологии и теплоотвода. [3]

С повышением степени интеграции микросхем энергетический уровень информационных сигналов имеет тенденцию к уменьшению. В то же время энергетический уровень внешних помех с ростом энерговооруженности предприятий непрерывно увеличивается. Полезные сигналы Sc ( t) и сигналы помех Sn ( t) могут восприниматься аппаратурой в виде суммарной величины. [4]

Зависимость выхода годных струк.

Важнейшей тенденцией развития интегральной микроэлектроники является повышение степени интеграции микросхем. Однако увеличение числа элементов в микросхеме существенно зависит от достигнутого уровня технологии, характеризуемого выходом годных структур на кремниевых пластинах. [5]

По мере развития интегральной технологии, повышения степени интеграции микросхем усложняется, а также удорожается процедура тестирования БИС и схемных плат. Чтобы осуществить тестирование, требуется много разнообразной аппаратуры для контроля, диагностики и отыскания неисправностей. При этом необходим большой набор программных средств. В значительной мере сказанное относится и к тестированию сложных цифровых устройств, особенно содержащих микропроцессорные системы. [6]

Интегральная микроэлектроника продолжает развиваться в направлении повышения степени интеграции микросхем как за счет увеличения размеров кристалла, так и в основном за счет уменьшения размера элементов ИМС. В современных БИС и СБИС размеры элементов составляют 3 - 2 мкм. В ближайшем будущем размеры элементов топологии СБИС достигнут 1 мкм. Ведутся исследования по освоению субмикронных размеров. Эти исследования показали, что пределом уменьшения размеров элемента топологии ( ширина линий, зазоров между ними и др.) является значение 0 2 мкм. Однако при достижении таких размеров элементов возникнут определенные технологические ограничения. [7]

Развитие интегральной техники характеризуется тенденцией к повышению степени интеграции микросхем. [8]

Прослежены тенденции развития процессов и оборудования ХОГФ функциональных слоев при повышении степени интеграции микросхем, изготавливаемых как по стандартной КМОП технологии, так и по технологии с трехмерной интеграцией и вертикальными полевыми транзисторами. [9]

Интегральные микросхемы широкого применения выпускаются специальными заводами-изготовителями для продажи заводам-изготовителям аппаратуры, В большинстве случаев это малые интегральные схемы, выполняющие функции однокаскадных либо двухкаскад-ных функциональных узлов. Микросхем широкого применения на уровне БИС пока мало. Это объясняется тем, что с повышением степени интеграции микросхемы все более теряется ее универсальность и повышается специализация. [10]

22* проблема снижения себестоимости производства средств ВТ

Хз

23* проблема автоматизации распараллеливания вычислений

Подозреваю что много затрат на расчеты для распределения, могу ошибаться

24* проблема повышения быстродействия памяти

Сложность совмещения частоты работы процессора шины и памяти(возможно, лишь я так думаю)

25* алмазные полупроводники

На сколько правда не знаю

Чип на основе алмаза-полупроводника может работать при частоте до 81 ГГц, что в несколько раз выше, чем кремниевые аналоги. При этом теплоотдача у алмазных полупроводников ниже, следовательно их можно будет компоновать с более высокой плотностью размещения компонент и потребуется значительно меньшие затраты на охлаждение алмазного чипа.

Как утверждают эксперты из европейской компании по производству алмазных полупроводников Carbon Power Electronics Сonsortium, благодаря постоянно снижающейся стоимости искусственных алмазов к 2011 году на рынке появятся первые электронные устройства на их основе.

В то время как классические микросхемы и чип переживут еще 4–5 итераций закона Мура, «алмазные микросхемы» могут продлить этот закон еще на 10–20 итераций, при использовании технологий лазерных соединений между микросхемами, трехмерным построением архитектуры и т.п. Через время, при развитой молекулярной нанотехнологии, можно будет создать алмазоид, который заменит большинство традиционных материалов. Это открытие еще в несколько раз продлит закон Мура из-за перехода к механоэлектрическим компьютерам с высокой плотностью вычислительной мощности.

Скорее всего, что алмазные чипы будут использоваться, в первую очередь, в космической и военной микроэлектронике из-за высокой природной устойчивости алмаза к резким перепадам температур и высокому давлению.