Параллельные компьютерные архитектуры

1.

Тимощенко Е.В.

2.

Рассматриваемые вопросы
Информационные модели систем параллельного действия:
мультипроцессоры и мультикомпьютеры
Технологии сокращения времени ожидания в
мультипроцессорах и мультикомпьютерах
Алгоритмы выбора маршрутов для доставки сообщений

3.

4.

Мультипроцессоры (система с
совместно используемой памятью)
• это подкласс многопроцессорных компьютерных
систем, где есть несколько процессоров и одно адресное
пространство, видимое для всех процессоров.

5.

Мультикомпьютеры (система с
распределенной памятью)
• вычислительная система без общей памяти, состоящая из
большого числа взаимосвязанных компьютеров, у каждого из
которых имеется собственная память.

6.

Что делать?

7.

Подход №1.
Возможность
реализовать общую
память на любом из
нескольких уровней.

8.

Подход №2.
Использование аппаратного
обеспечения мультикомпьютера и
операционной системы, которая
моделирует разделенную память,
обеспечивая единое виртуальное
адресное пространство, разбитое
на страницы

9.

Сети межсоединений могут состоять
максимум из 5 компонентов
• Центральные процессоры - электронный блок, либо интегральная схема (микропроцессор),
исполняющая машинные инструкции
• Модули памяти - небольшая печатная плата, на которой размещены микросхемы запоминающего
устройства
• Интерфейсы - устройства, которые вводят и выводят сообщения из центральных процессоров и модулей
памяти
• Каналы связи - каналы, по которым перемещаются биты
• Коммутаторы - устройства с несколькими входными и несколькими выходными портами

10.

Топология сети
межсоединений

11.

Коммутация

12.

Технологии сокращения времени
ожидания в мультипроцессорах и
мультикомпьютерах

13.

Копирование данных
Упреждающая выборка
Рассматриваемые
технологии
Многопоточная обработка
Использование неблокирующих
записей

14.

Копирование
данных
Если копии блока данных можно хранить в
нескольких местах, то можно увеличить скорость
доступа к этим данным. Один из возможных
вариантов — использование кэш-памяти, когда
одна или несколько копий блоков данных хранятся
близко к тому месту, где они могут понадобиться.
Другой вариант — сохранять несколько
равноправных копий — копий с равным статусом (в
противоположность асимметричным отношениям
первичности/вторичности, которые наблюдаются
при использовании кэш-памяти). Когда сохраняется
несколько копий, главные вопросы — это кем,
когда и куда они помещены.

15.

Упреждающая
выборка
Элемент данных можно вызвать еще до того, как
он понадобится. Это позволяет перекрыть процесс
вызова и процесс выполнения, и когда потребуется
этот элемент данных, он уже будет доступен.

16.

Многопоточная
обработка
Если переключение между процессами можно
совершать достаточно быстро, например,
предоставляя каждому из них его собственную
схему распределения памяти и аппаратные
регистры, то, когда один процесс блокируется и
ожидает прибытия данных, аппаратное
обеспечение может быстро переключиться на
другой процесс. В предельном случае процессор
выполняет первую команду из потока 1, вторую
команду из потока 2 и т. д. Таким образом,
процессор всегда будет занят, даже при
длительном времени ожидания в отдельных
потоках.

17.

Использование
неблокирующих
записей
Обычно при выполнении команды STORE,
процессор ждет, пока она не закончится, и только
после этого продолжает работу. При наличии
неблокирующих записей начинается операция
памяти, но программа все равно продолжает
работу.

18.

Алгоритмы выбора
маршрутов для
доставки сообщений

19.

Тупик!

20.

Категории
• Маршрутизация от источника – форма алгоритма для динамического управления
путем.
• Распределенная маршрутизация – это процедура выбора пути доставки
информации , при которой каждый из маршрутизаторов располагает информацией
о состоянии всех элементов сети и способен самостоятельно принимать решения.