Реферат: Системы параллельной обработки данных - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Системы параллельной обработки данных

Банк рефератов / Программирование

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 609 kb, скачать бесплатно
Обойти Антиплагиат
Повысьте уникальность файла до 80-100% здесь.
Промокод referatbank - cкидка 20%!
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Классификация систем параллельной обработки данных На протяжении всей истории развит ия вычислительной техники делались попытки на йти какую-то общую классификацию , под которую подпадали бы все возможные направления р азвития компьютерных архитектур . Ни одна из таких классификаций не могла охватить все разнообразие разраб а тываемых архитек турных решений и не выдерживала испытания временем . Тем не менее в научный оборот попали и широко используются ряд термино в , которые полезно знать не только разрабо тчикам , но и пользователям компьютеров . Любая вычислительная система (будь то супер-ЭВМ или персональный компьютер ) дос тигает своей наивысшей производительности благод аря использованию высокоскоростных элементов и параллельному выполнению большого числа операц ий . Именно возможность параллельной работы ра зличных устройств систем ы (работы с перекрытием ) является основой ускорения осно вных операций . Параллельные ЭВМ часто подразделяются по классификации Флинна на машины типа SIMD (Single Instruction Multiple Data - с одним потоком команд при множест венном потоке данных ) и MIMD (Mu ltiple Instruction Multiple Data - с м ножественным потоком команд при множественном потоке данных ). Как и любая другая , приве денная выше классификация несовершенна : существую т машины прямо в нее не попадающие , им еются также важные признаки , которые в это й классификации не учтены . В частн ости , к машинам типа SIMD часто относят векто рные процессоры , хотя их высокая производител ьность зависит от другой формы параллелизма - конвейерной организации машины . Многопроцессорны е векторные системы , типа Cray Y-MP, со с то ят из нескольких векторных процессоров и поэтому могут быть названы MSIMD (Multiple SIMD). Классификация Флинна не делает различи я по другим важным для вычислительных мод елей характеристикам , например , по уровню "зерн истости " параллельных вычислений и методам синхронизации . Можно выделить четыре основных типа архитектуры систем параллельной обработки : 1) Конвейерная и векторная обработка. Основу конвейерной обработки составляет раздельное выполнение некоторой операции в несколько этапов (за нескольк о ступеней ) с передачей данных одного этапа следующе му . Производительность при этом возрастает бл агодаря тому , что одновременно на различных ступенях конвейера выполняются несколько опера ций . Конвейеризация эффективна только тогда , к огда загрузка конвейер а близка к полной , а скорость подачи новых операндов соответствует максимальной производительности конв ейера . Если происходит задержка , то параллельн о будет выполняться меньше операций и сум марная производительность снизится . Векторные опе рации обеспечиваю т идеальную возможност ь полной загрузки вычислительного конвейера . При выполнении векторной команды одна и та же операция применяется ко всем элементам вектора (или чаще всего к с оответствующим элементам пары векторов ). Для н астройки конвейера на выполнен ие конкретн ой операции может потребоваться некоторое уст ановочное время , однако затем операнды могут поступать в конвейер с максимальной скор остью , допускаемой возможностями памяти . При э том не возникает пауз ни в связи с выборкой новой команды , ни в связ и с определением ветви вычислений при условном переходе . Таким образом , главный пр инцип вычислений на векторной машине состоит в выполнении некоторой элементарной операции или комбинации из нескольких элементарных операций , которые должны повторно применят ь ся к некоторому блоку данных . Таким операциям в исходной программе соотв етствуют небольшие компактные циклы . 2) Машины типа SIMD. SIMD компьютер имеет N идентичных процессоров , N потоков данных и один поток команд . Ка ждый процессор обладает собственной локальн ой памятью . Процессоры интерпретируют адреса данных либо как локальные адреса собственной памяти , либо как глобальные адреса , возмо жно , модифицированные добавлением локального базо вого адреса . Процессоры получают команды от одного центрального конт р оллера ко манд и работают синхронно , то есть на каждом шаге все процессоры выполняют одну и ту же команду над данными из собс твенной локальной памяти. Машины типа SIMD состоят из большого ч исла идентичных процессорных элементов , имеющих собственную память . Все процессорные элементы в такой машине выполняют одну и ту же программу . Очевидно , что такая машина , составленна я из большого числа процесс оров , может обеспечить очень высокую производ ительность только на тех задачах , при реше нии которых все процессоры могут делать о дну и ту же работу . Модель вычислений для машины SIMD очень похожа на модель вычисл ений для векторно г о процессора : од иночная операция выполняется над большим блок ом данных. Такая архитектура с распределенной пам ятью часто упоминается как архитектура с параллелизмом данных (data-parallel), так как параллельность достигается при наличии одиночного потока ко манд , действующего одновременно на не сколько частей данных . Сеть , соединяющая проце ссоры , обычно имеет регулярную топологию таку ю как кольцо SLAP: Сеть с топологией кольцо В отличие от ограниченного конвей ерного функционирования векторного процессора , ма тричный процессор (синоним для большинства SIMD-м ашин ) может быть значительно более гибким . Обрабатывающие элементы таких процессоров - это универсальные программируемые ЭВМ , так что з адача , решаемая параллельно , может быть достаточно сложной и содержать ветвле ния . Обычное проявление этой вычислительной м одели в исходной программе примерно такое же , как и в случае векторных операций : циклы на элементах массива , в которых з начения , выра б атываемые на одной и терации цикла , не используются на другой и терации цикла . Модели вычислений на векторных и м атричных ЭВМ настолько схожи , что эти ЭВМ часто обсуждаются как эквивалентные . 3) Машины типа MIMD. MIMD компьютер имеет N процессоров , неза висимо исполняющих N потоков команд и обрабаты вающих N потоков данных . Каждый процессор функц ионирует под управлением собственного потока команд , то есть MIMD компьютер может параллельно выполнять совершенно разные программы. MIMD архитектуры далее классифицируются в зависимости от физической организации памяти , то есть имеет ли процессор свою собствен ную локальную п амять и обращается к другим блокам памяти , используя коммутирующую сеть , или коммутирующая сеть подсоединяет все процессоры к общедоступной памяти . Исхо дя из организации памяти , различают следующие типы параллельных архитектур : • Компьютеры с распределенн ой памя тью (Distributed memory) Процессор может обращаться к локальной памяти , может посылать и получать сообщения , передаваемые по сети , соединяющей процессоры . Сообщения используются для осуществления св язи между процессорами или , что эквивалентно , для ч тения и записи удаленных бл оков памяти . В идеализированной сети стоимост ь посылки сообщения между двумя узлами се ти не зависит как от расположения обоих узлов , так и от трафика сети , но зав исит от длины сообщения. • Компьютеры с общей (разделяемой ) памят ью (True shared memory) Все процессоры совместно обращаются к общей памяти , обычно , через шину или иер архию шин . В идеализированной PRAM (Parallel Random Access Machine - параллель ная ма шина с произвольным доступом ) мо дели , часто используемой в теоретических иссл едованиях параллельных алгоритмов , любой процессо р может обращаться к любой ячейке памяти за одно и то же время . На практик е масштабируемость этой архитектуры обычно пр иводит к н е которой форме иерархии памяти . Частота обращений к общей памяти может быть уменьшена за счет сохранения копий часто используемых данных в кэш-пам яти , связанной с каждым процессором . Доступ к этому кэш-памяти намного быстрее , чем непосредственно доступ к о б щей па мяти. • Компьютеры с виртуальной общей (разде ляемой ) памятью (Virtual shared memory) Общая память как таковая отсутствует . Каждый процессор имеет собственную локальную память и может обращаться к локальной памяти других процессоров , используя "глоб альный адрес ". Если "глобальный адрес " у казывает не на локальную память , то доступ к памяти реализуется с помощью сообщений , пересылаемых по коммуникационной сети. MIMD архитектуры с распределенной памятью можно так же классифицировать по пропускной спосо бности коммутирующей сети . Например , в архитектуре , в которой пары из проц ессора и модуля памяти (процессорный элемент ) соединены сетью с топологий решетка , каж дый процессор имеет одно и то же числ о подключений к сети вне зависимости от числа процессоров к омпьютера . Общая пропускная способность такой сети растет л инейно относительно числа процессоров . В топо логии клика каждый процессор должен быть соединен со всеми другими процессорами . С другой стороны в архитектуре , имеющей сеть с топологий гиперкуб , чис л о сое динений процессора с сетью является логарифми ческой функцией от числа процессоров , а пр опускная способность сети растет быстрее , чем линейно по отношению к числу процессоров. Сеть с топологией 2D решетка (тор ) Сеть с топологией 2D гиперкуб (тор ) . Термин "мультипроцессор " покрывает большинс тво машин типа MIMD и (подобно тому , как т ермин "матричный процессор " пр именяется к машинам типа SIMD) часто используется в каче стве синонима для машин типа MIMD. В мультипр оцессорной системе каждый процессорный элемент (ПЭ ) выполняет свою программу достаточно нез ависимо от других процессорных элементов . Про цессорные элементы, конечно , должны как-то связываться друг с другом , что делает н еобходимым более подробную классификацию машин типа MIMD. В мультипроцессорах с общей памятью (сильносвязанных мультипроцессорах ) имеется памят ь данных и команд , доступная всем ПЭ . С общей пам я тью ПЭ связываются с помощью общей шины или сети обмена . В противоположность этому варианту в слабо связанных многопроцессорных системах (машинах с локальной памятью ) вся память делится между процессорными элементами и каждый блок п амяти доступен только св я занному с ним процессору . Сеть обмена связывает пр оцессорные элементы друг с другом . Базовой моделью вычислений на MIMD-мультип роцессоре является совокупность независимых проц ессов , эпизодически обращающихся к разделяемым данным . Существует большое колич ество в ариантов этой модели . На одном конце спект ра - модель распределенных вычислений , в которо й программа делится на довольно большое ч исло параллельных задач , состоящих из множест ва подпрограмм . На другом конце спектра - м одель потоковых вычислений , в к оторы х каждая операция в программе может рассм атриваться как отдельный процесс . Такая опера ция ждет своих входных данных (операндов ), которые должны быть переданы ей другими п роцессами . По их получении операция выполняет ся , и полученное значение передаетс я тем процессам , которые в нем нуждаю тся . В потоковых моделях вычислений с боль шим и средним уровнем гранулярности , процессы содержат большое число операций и выполн яются в потоковой манере . 4) Многопроцессорные машины с SIMD-процессорами . Многие совреме нные супер-ЭВМ предст авляют собой многопроцессорные системы , в кот орых в качестве процессоров используются вект орные процессоры или процессоры типа SIMD. Такие машины относятся к машинам класса MSIMD. Языки программирования и соответствующие компиляторы для машин типа MSIMD обычно о беспечивают языковые конструкции , которые позволя ют программисту описывать "крупнозернистый " паралл елизм . В пределах каждой задачи компилятор автоматически векторизует подходящие циклы . Маш ины типа MSIMD, как можно себе предст а вить , дают возможность использовать лучши й из этих двух принципов декомпозиции : век торные операции ("мелкозернистый " параллелизм ) для тех частей программы , которые подходят дл я этого , и гибкие возможности MIMD-архитектуры для других частей программы. Мног опроцессорные системы за годы развития вычислительной техники претерпели р яд этапов своего развития . Исторически первой стала осваиваться технология SIMD. Однако в настоящее время наметился устойчивый интерес к архитектурам MIMD. Этот интерес главным обра з ом определяется двумя факторами : 1.Архитектура MIMD дает большую гибкость : пр и наличии адекватной поддержки со стороны аппаратных средств и программного обеспечения MIMD может работать как однопользовательская си стема , обеспечивая высокопроизводительную обраб отку данных для одной прикладной задачи , к ак многопрограммная машина , выполняющая множество задач параллельно , и как некоторая комбин ация этих возможностей . 2.Архитектура MIMD может использовать все п реимущества современной микропроцессорной техноло гии на основе строгого учета соотноше ния стоимость /производительность . В действительно сти практически все современные многопроцессорны е системы строятся на тех же микропроцесс орах , которые можно найти в персональных к омпьютерах , рабочих станциях и небольш и х однопроцессорных серверах. Одной из отличительных особенностей мн огопроцессорной вычислительной системы является сеть обмена , с помощью которой процессоры соединяются друг с другом или с памятью . Модель обмена настолько важна для многопро цессорной систе мы , что многие характерист ики производительности и другие оценки выража ются отношением времени обработки к времени обмена , соответствующим решаемым задачам . Сущ ествуют две основные модели межпроцессорного обмена : одна основана на передаче сообщений , друга я - на использовании общей па мяти . В многопроцессорной системе с общей памятью один процессор осуществляет запись в конкретную ячейку , а другой процессор про изводит считывание из этой ячейки памяти . Чтобы обеспечить согласованность данных и син хронизацию п р оцессов , обмен часто реализуется по принципу взаимно исключающего доступа к общей памяти методом "почтового ящика ". С ростом числа процессоров просто невозможно обойти необходимость реализации модел и распределенной памяти с высокоскоростной се тью для связ и процессоров . С быстрым ростом производительности процессоров и связ анным с этим ужесточением требования увеличен ия полосы пропускания памяти , масштаб систем (т.е . число процессоров в системе ), для которых требуется организация распределенной пам яти , уме н ьшается , также как и у меньшается число процессоров , которые удается поддерживать на одной разделяемой шине и общей памяти . Распределение памяти между отд ельными узлами системы имеет два главных преимущества . Во-первых , это эффективный с точк и зрения стои мости способ увеличения полосы пропускания памяти , поскольку большинство обращений могут выполняться параллельно к локальной памяти в каждом узле . Во-вторых , это уменьшает задержку обращения (время дос тупа ) к локальной памяти . Эти два преимуще ства еще бол ь ше сокращают количес тво процессоров , для которых архитектура с распределенной памятью имеет смысл . Обычно устройства ввода /в ывода , также как и память , распределяются по узлам и в действительности узлы могут состоять из небольшого числа (2-8) процессоров, соединенных между собой другим способо м . Хотя такая кластеризация нескольких процес соров с памятью и сетевой интерфейс могут быть достаточно полезными с точки зрения эффективности в стоимостном выражении , это не очень существенно для понимания того , как т акая машина работает , поэтом у мы пока остановимся на системах с о дним процессором на узел . Основная разница в архитектуре , которую следует выделить в машинах с распределенной памятью заключается в том , как осуществляется связь и каков а логическая модель п а мяти.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
2014 - прямо год культуры какой-то! Сначала - вежливые люди, потом - аккуратные санкции..
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по программированию "Системы параллельной обработки данных", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2017
Рейтинг@Mail.ru