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
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
Чтобы быть гениальным врачом как доктор Хаус, нужны знания и сарказм. Для работы в районной поликлинике хватит сарказма.
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 - 2016
Рейтинг@Mail.ru