1. Анализ современных тенденций развития вычислительных систем. Основные области и особенности применения многопроцессорных вс.
Grand challenges- это фундаментальные научные или инженерные задачи с широкой областью применения, эффективное решение которых возможно только с использованием мощных (суперкомпьютерных) вычислительных ресурсов.
Вот лишь некоторые области, где возникают задачи подобного рода: предсказания погоды, климата и глобальных изменений в атмосфере; науки о материалах; построение полупроводниковых приборов; сверхпроводимость; структурная биология; разработка фармацевтических препаратов; генетика человека; квантовая хромодинамика; астрономия; транспортные задачи; гидро- и газодинамика; управляемый термоядерный синтез; эффективность систем сгорания топлива; разведка нефти и газа; вычислительные задачи наук о мировом океане; разпознавание и синтез речи; разпознавание изображений.
Немного можно посмотреть в вопросе 9.
Надо ещё искать…
2. Классификация многопроцессорных систем. Вс с разделяемой общей памятью. Типовые схемы коммуникационных структур. Примеры.
Согласно материалам Татаринова, существуют следующие основные классические архитектуры параллельных систем, реализованные в серийных образцах: ВС с разделяемой общей памятью; ВС с распределенной общей памятью; Матричные системы; ВС, управляемые потоком данных; Систолические системы.
ВС с разделяемой общей памятью – один из наиболее важных классов параллельных машин. Ключевой характеристикой является то, что взаимодействие процессоров осуществляется как обычное выполнение инструкций доступа к памяти. Первая система - BINAC, 1960 г. Основа программной модели, по существу, есть разделение времени доступа к общей области памяти. В процессах часть их адресного пространства является разделяемой с другими процессами. Каждый процесс имеет виртуальную область памяти, состоящую из адресного пространства разделяемой памяти и собственного адресного пространства. Выполнение операций чтения и записи в разделяемую память требует специального контроля (пока кто-то пишет, никто не читает).
Коммуникационное оборудование систем с общей памятью позволяет расширять системную память естественным образом. Наращивание мощности системы достигается простым добавлением процессоров, модулей памяти и числа контроллеров ввода-вывода (которые также являются разделяемыми), в зависимости от требований к системе.
Реальный рост производительности всей системы существенно зависит от организации конкретного компьютера, т.к. рост числа процессоров и процессов приводит, постепенно, к несбалансированности между частотой обращений к разделяемой памяти и выполнением собственно программ. Это определяется тем, что не удается на практике сделать так, чтобы любой процессор мог осуществить доступ к любой ячейки памяти в любой момент времени. Для реализации этого, обычно, используют иерархическую организацию разделяемой памяти, т.е. уменьшают количество обращений за счет, например, использования кэш–памяти.
Основные типы коммуникационных сред: перекрестное соединение (switchconnecting) – быстро но дорого; многоуровневая иерархическая структура – дешевле, но медленнее; шинная организация (businterconnect) – дешево и просто, но шина должна быть быстрой.
С примерами что-то туго…только для шинной организации. Большинство машин среднего уровня, включающих миникомпьютеры, серверы, рабочие станции и персональные компьютеры имеют шинную организацию.