4. Степень связанности распараллеленной задачи

Достаточно условно, но можно выделить два класса задач, поддающихся распараллеливанию:

а) сильносвязанные распараллеленные задачи

б) слабосвязанные распараллеленные задачи.

Слабосвязанные задачи – те из распараллеленных задач, в которых выполняющиеся параллельно отдельные ветви (потоки), в значительной степени - независимы друг от друга (обмен данными между потоками редок, и постоянная синхронизация (согласование хода выполнения) потоков не требуется).

Сильносвязанные задачи – те из распараллеленных задач, в которых выполняющиеся параллельно отдельные ветви (потоки), в значительной степени – связаны друг с другом (обмен данными между потоками требуется часто, или требуется постоянная синхронизация (согласование хода выполнения) потоков). К таким задачам, как правило, относятся, например, такие задачи в которых в потоках - обрабатываются одни и те же массивы данных.

Степень связанности распараллеленной задачи существенно влияет на требования, предъявляемые к многопроцессорному вычислителю:

Слабосвязанные задачи могут достаточно эффективно решаться на любом многопроцессорном вычислителе, даже и таком, в котором отдельные процессоры связаны - слабо (например реализованы как отдельные ЭВМ связанные между собой скоростной локальной сетью, такие многопроцессорные ЭВМ принято называть "кластерными вычислителями"). "Кластерные вычислители" очень часто рассматривают как особую разновидность многопроцессорной ЭВМ, но многие авторы, рассматривают этот класс вычислителей и отдельно, не относя к "многопроцессорным ЭВМ".

Сильносвязанные задачи могут эффективно решаться только на таких многопроцессорных ЭВМ, в которых обеспечены "широкие" (т.е. способные передать в течении интервала времени немалое кол-во данных) и "короткие" (или, другими словами, "низколатентные" т.е. способные доставлять данные от процессора к процессору без существенных задержек доставки) каналы межпроцессорной связи. Такую связь возможно реализовать лишь используя для связи процессоров - специальные высокоскоростные каналы передачи данных ("высокоскоростные каналы прямой межпроцессорной связи"), или используя "общий кэш" (или, другими словами, "разделяемый кэш" - кэш, прямой доступ к которому реализован для нескольких процессоров). Как вариант, для межпроцессорной связи может использоваться и "общее ОЗУ" ("разделяемое ОЗУ"), но в этом случае обмен данных между процессорами, таки, явно получается медленней чем через общий кэш, и во многих случаях, медленней чем при использовании специальных высокоскоростных каналов прямой межпроцессорной связи.

5. Классификация многопроцессорных эвм

0. Классификация по симметричности/ассиметричности

Симметричные многопроцессорные ЭВМ - содержат в составе множество универсальных и одинаковых процессоров, которые, в принципе - могут быть взаимозаменяемы, любую ветвь задачи принципиально можно решать - на любом из процессоров.

Ассиметричные многопроцессорные ЭВМ - содержат множество специализированных процессоров, где отдельные процессоры - выделены для отдельных подзадач, и взаимонезаменяемы.

Преимущества симметричных:

• При решении любой распараллеленной (на количество ветвей, соответствующее или превышающее число процессоров) задачи возможно использовать все процессора многопроцессорной ЭВМ

• в симметричных необязательно реализована, но потенциально реализуема "система резервирования", позволяющая перераспределять потоки между процессорами при выходе из строя части процессоров или других связанных с отдельными процессорами подсистем. Разумеется система резервирования повышает так называемую "живучесть вычислителя" (защищённость от отказов аппаратуры);

• в симметричных вычислителях при наличии избыточного числа процессоров переключение с одной задачи на другую или запись новой не обязательно требует переключения контекста, вместо этого новая задача может быть запущена и на одном из простаивающих процессоров (если такие имеются), эта возможность потенциально способна повысить реактивность вычислительной системы.

Преимущества ассиметричных:

• реализация специализированных процессоров очень часто позволяет получить особенно высокую производительность именно на "критически трудоёмких задачах" (именно там, где она - особенно важна), и производительность - намного превышающую производительность универсального процессора, производительность - недостижимую для симметричных многопроцессорных ЭВМ;

• специализированные вычислители относительно недороги, поэтому часто возможно получить не только высокую производительность, но и лучшее соотношение производительность/цена.