Состояние производства использования высокопроизводительных вычислительных систем.

В настоящее время наблюдается устойчивое снижение показателя стоимости, производительности ВС, т.е. стоимость уменьшается с одновременным ростом производительности. Наиболее распространенными являются суперкомпьютеры на основе параллельной работы векторных процессоров. Поставщиками таких компьютеров являются фирмы: CRAY, NEC, SUN, HP…

Другой тенденцией развития производственных систем – является использование большого числа серийно-выпускаемы процессоров.

Следует отметить, что системы из большого числа серийных компьютеров не уступают векторным суперкомпьютерам, а по стоимости и надежности- даже превосходят.

Наибольшее число высокопроизводительных систем имеется в промышленности, т.е. 48%. В области исследований – 26%, а в области образования – 14%, производители – 4%.

Кол-во(%) Производительность(%)

48. 25

26. 47

14. 14

8. 9

4. 5

По архитектурам сист. МПП – 55%, СМП - 21%, с вектор. Процессор - 12%, кластеры - 2%.

По суммарной производительности МПП – 77%, векторный процессор – 14%, СМП – 8%, кластеры – 1%.

Развитие архитектурных систем с общей разделяемой памятью.

Симметричные многопроцессорные системы СМП содержат несколько процессоров, объединенных с памятью коммутирующей средой (шины или коммутаторы). Пропускная способность этой среды достаточна для быстрого обращения к памяти.

Задание в такой системе планирования - для работы на разных процессорах в пределах имеющихся ресурсов и допускаемое динамическое распараллеливание процессоров. Несмотря на низкий % производительности СМП, они все также имеют широкое применение. Это происходит из-за того, что на этих системах адаптируются программы, ранее подготовленные для однопроцессорных систем. Наиболее актуальный вопрос в СМП системах – это организация быстрого доступа процессоров к их общей памяти. Для этого процессоры имеют собственную КЭШ – память. Поскольку процессоры одновременно работают с данными и эти данные изменяются в каждом процессоре самостоятельно, то в системе СМП важной составляющей является механизм поддержки когерентности данных – она означает, что у каждого элемента данных во всей общей памяти системы должно быть только одно значение, хотя каждый процессор в своей КЭШ имеет свою копию этого элемента данных. Механизм когерентности проверяет, чтобы все копии имели одно и то же значение. В современных СМП системах когерентность данных реализуется аппаратным способом.

Шина слежения за когерентностью данных.

Типичные системы СМП использую дополнительную шину слежения за когерентностью данных.

Для того, чтобы данные во всех КЭШах многопроцессорные системы были когерентными, каждый процессор следит за собственными в машине и осуществляет поиск тех операций, которые влияют на когерентность содержимого собственных КЭШей.

Если процессор А запрашивает ту часть памяти, которая обрабатывается процессором В, то процессор В перехватывает этот запрос и помещает свои значения запрашиваемых данных на шину, откуда процессор А затем их считывает.

Когда процессор В записывает измененные значения обратно из своего КЭШа в память, то все другие процессоры видят как эта запись проходит по шине, и удаляют устаревшие данные из своих КЭШов.

При увеличении числа процессоров узким местом в системе становится шина, через которую процессоры соединяются с оперативной памятью.

Таким образом, для повышения производительности системы требуется увеличение пропускной способности шины.