Презентация Архитектура современных ЭВМ. Параллельные вычисления. (Лекция 8) онлайн
На нашем сайте вы можете скачать и просмотреть онлайн доклад-презентацию на тему Архитектура современных ЭВМ. Параллельные вычисления. (Лекция 8) абсолютно бесплатно. Урок-презентация на эту тему содержит всего 39 слайдов. Все материалы созданы в программе PowerPoint и имеют формат ppt или же pptx. Материалы и темы для презентаций взяты из открытых источников и загружены их авторами, за качество и достоверность информации в них администрация сайта не отвечает, все права принадлежат их создателям. Если вы нашли то, что искали, отблагодарите авторов - поделитесь ссылкой в социальных сетях, а наш сайт добавьте в закладки.
Оцените презентацию от 1 до 5 баллов!
- Тип файла:ppt / pptx (powerpoint)
- Всего слайдов:39 слайдов
- Для класса:1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11
- Размер файла:2.00 MB
- Просмотров:107
- Скачиваний:2
- Автор:неизвестен
Слайды и текст к этой презентации:
№1 слайд
Содержание слайда: АРХИТЕКТУРА СОВРЕМЕННЫХ ЭВМ
Лекция 8:
Параллельные вычисления
ВМиК МГУ им. М.В. Ломоносова, Кафедра АСВК
Чл.-корр., профессор, д.ф.-м.н. Королёв Л.Н.,
Ассистент Волканов Д.Ю.
№2 слайд
Содержание слайда: План лекции
Архитектуры параллельных компьютеров
Параллелизм на уровне команд
Многопоточность
Мультипроцессоры
Мультикомпьютеры
Классификация Флинна
№3 слайд
Содержание слайда: Уровни параллелизма
В процессоре
Конвейризация
Суперскалярность
Удлинение длины команд
Дополнительные специализированные процессоры
Многоядерность
Многопроцессорность (Сильносвязанный параллелизм)
Кластеры (Слабосвязанный параллелизм)
№4 слайд
Содержание слайда: Архитектуры параллельных компьютеров
(a) На чипе (b) Сопроцессор (c)Мультипроцессор
(d) Мультикомпьютер (e) Грид
№5 слайд
Содержание слайда: Параллелизм на уровне команд
(a) Конвейер (b) Посл-ть VLIW инструкций
(c) Поток команд с отмеченными связками
№6 слайд
Содержание слайда: TriMedia VLIW команда
Типичная команда TriMedia.
№7 слайд
Содержание слайда: Функциональные блоки
Операции с константами (5)
АЛУ целочисленных операций (5)
Сдвиги (2)
Загрузка и сохранение из памяти (2)
Умножение целых и вещественных чисел (2)
АЛУ операций с плавающей точкой (2)
Сравнение чисел с плавающей точкой (1)
Извлечение квадратного корня (1)
Ветвления (3)
АЛУ ЦОС (2)
Умножитель для ЦОС (2)
№8 слайд
Содержание слайда: Особенности
Арифметика с насыщением
Команды 2-28 байт
Отсутствует проверка на совместимость операций во время исполнения
Прогнозирование операций
Специализированные операции
№9 слайд
Содержание слайда: Внутрипроцессорная многопоточность (1)
(a) – (c) Три потока. Пустые квадраты означают простой в ожидании данных из памяти (d) Мелкомодульная многопоточность
(e) Крупномодульная многопоточность
№10 слайд
Содержание слайда: Внутрипроцессорная многопоточность (2)
Многопоточность в сдвоенном процессоре
(a) Мелкомодульная многопоточность
(b) Крупномодульная многопоточность
(c) Синхронная многопоточность
№11 слайд
Содержание слайда: Варианты повышения производительности
Повышение тактовой частоты
Размещение на одной микросхеме двух процессоров
Введение новых функциональных блоков
Удлинение конвейера
Использование многопоточности
№12 слайд
Содержание слайда: Стратегии управления совместным потреблением ресурсов
Дублирование ресурсов
Жёсткое разделение ресурсов
Полное разделение ресурсов
Пороговое разделение ресурсов
№13 слайд
Содержание слайда: Многопоточность в Pentium 4
Разделение ресурсов между программными потоками в микроархитектуре NetBurst Pentium 4.
№14 слайд
Содержание слайда: Гомогенные однокристальные микропроцессоры
Однокристальные мультипроцессоры.
(a) Два конвейера (b) Два ядра
№15 слайд
Содержание слайда: Гетерогенные однокристальные мультипроцессоры
№16 слайд
Содержание слайда: Архитектура CoreConnect
An example of the IBM CoreConnect architecture.
№17 слайд
Содержание слайда: Мультипроцессоры
(a) Мультипроцессор с 16 ЦПУ, разделяющих общую память
(b) Изображение, разбивается на 16 частей, каждое обрабатывается своим ЦПУ
№18 слайд
Содержание слайда: Мультикомпьютеры (1)
№19 слайд
Содержание слайда: Мультикомпьютеры (2)
№20 слайд
Содержание слайда: Классификация Флинна (1)
№21 слайд
Содержание слайда: Классификация Флинна (2)
A taxonomy of parallel computers.
№22 слайд
Содержание слайда: Классификация вычислительных систем
Мультипроцессоры с использованием единой общей памяти (shared memory)…
Обеспечивается однородный доступ к памяти (uniform memory access or UMA),
Являются основой для построения:
векторных параллельных процессоров (parallel vector processor or PVP). Примеры: Cray T90,
симметричных мультипроцессоров (symmetric multiprocessor or SMP). Примеры: IBM eServer, Sun StarFire, HP Superdome,
SGI Origin.
№23 слайд
Содержание слайда: Классификация вычислительных систем
Мультипроцессоры с использованием единой общей памяти…
№24 слайд
Содержание слайда: Классификация вычислительных систем
Мультипроцессоры с использованием единой общей памяти…
Проблемы:
Доступ с разных процессоров к общим данным и обеспечение, в этой связи, однозначности (когерентности) содержимого разных кэшей
(cache coherence problem),
Необходимость синхронизации взаимодействия одновременно выполняемых потоков команд
№25 слайд
Содержание слайда: Классификация вычислительных систем
Мультипроцессоры с использованием единой общей памяти…
Проблема: Обеспечение однозначности (когерентности) содержимого разных кэшей (cache coherence problem)
№26 слайд
Содержание слайда: Классификация вычислительных систем
Мультипроцессоры с использованием единой общей памяти…
Проблема: Необходимость синхронизации взаимодействия одновременно выполняемых потоков команд…
№27 слайд
Содержание слайда: Классификация вычислительных систем
Пример: Пусть процессоры выполняют последовательность команд
над общей переменной N (в скобках указывается значение этой переменной)
Вариант исполнения 1 Вариант исполнения 2
№28 слайд
Содержание слайда: Классификация вычислительных систем
Мультипроцессоры с использованием единой общей памяти…
Проблема: Необходимость синхронизации взаимодействия одновременно выполняемых потоков команд…
Рассмотренный пример может рассматриваться как проявление общей проблемы использования разделяемых ресурсов (общих данных, файлов, устройств и т.п.)
№29 слайд
Содержание слайда: Классификация вычислительных систем
Для организации разделения ресурсов между несколькими потоками команд необходимо иметь возможность:
- определения доступности запрашиваемых ресурсов (ресурс свободен и может быть выделен для использования, ресурс уже занят одним из потоков и не может использоваться дополнительно каким-либо другим потоком);
- выделения свободного ресурса одному из процессов, запросивших ресурс для использования;
- приостановки (блокировки) потоков, выдавших запросы на ресурсы, занятые другими потоками.
№30 слайд
Содержание слайда: Классификация вычислительных систем
Мультипроцессоры с использованием единой общей памяти
Проблема: Необходимость синхронизации взаимодействия одновременно выполняемых потоков команд
Доступ к общей переменной в рассмотренном примере в самом общем виде должен быть организован следующим образом:
№31 слайд
Содержание слайда: Классификация вычислительных систем
Мультипроцессоры с использованием физически распределенной памяти (distributed shared memory or DSM):
Неоднородный доступ к памяти (non-uniform memory access or NUMA),
Среди систем такого типа выделяют:
cache-only memory architecture or COMA (системы KSR-1 и DDM),
cache-coherent NUMA or CC-NUMA (системы SGI Origin 2000, Sun HPC 10000, IBM/Sequent NUMA-Q 2000),
non-cache coherent NUMA or NCC-NUMA (система Cray T3E).
№32 слайд
Содержание слайда: Классификация вычислительных систем
Мультипроцессоры с использованием физически распределенной памяти…
№33 слайд
Содержание слайда: Классификация вычислительных систем
Мультипроцессоры с использованием физически распределенной памяти:
Упрощаются проблемы создания мультипроцессоров (известны примеры систем с несколькими тысячами процессоров)
Возникают проблемы эффективного использования распределенной памяти (время доступа к локальной и удаленной памяти может различаться на несколько порядков).
№34 слайд
Содержание слайда: Мультикомпьютеры…
Мультикомпьютеры…
Не обеспечивают общий доступ ко всей имеющейся в системах памяти (no-remote memory access or NORMA),
Каждый процессор системы может использовать только свою локальную память
№35 слайд
Содержание слайда: Мультикомпьютеры
Для доступа к данным, располагаемых на других процессорах, необходимо явно выполнить операции передачи сообщений (message passing operations),
Основные операции передачи данных:
Отправить сообщение (send),
Получить сообщение (receive)
Пример:
№36 слайд
Содержание слайда: Мультикомпьютеры
Данный подход используется при построении двух важных типов многопроцессорных вычислительных систем:
массивно-параллельных систем (massively parallel processor or MPP), например: IBM RS/6000 SP2, Intel PARAGON, ASCI Red, транспьютерные системы Parsytec,
кластеров (clusters), например: AC3 Velocity и NCSA NT Supercluster.
№37 слайд
Содержание слайда: Кластеры
Преимущества:
Могут быть образованы на базе уже существующих у потребителей отдельных компьютеров, либо же сконструированы из типовых компьютерных элементов;
Повышение вычислительной мощности отдельных процессоров позволяет строить кластеры из сравнительно небольшого количества отдельных компьютеров (lowly parallel processing),
Для параллельного выполнения в алгоритмах достаточно выделять только крупные независимые части расчетов (coarse granularity).
№38 слайд
Содержание слайда: Кластеры
Недостатки:
Организация взаимодействия вычислительных узлов кластера при помощи передачи сообщений обычно приводит к значительным временным задержкам
Дополнительные ограничения на тип разрабатываемых параллельных алгоритмов и программ (низкая интенсивность потоков передачи данных)
№39 слайд
Содержание слайда: Спасибо за внимание!
Скачать все slide презентации Архитектура современных ЭВМ. Параллельные вычисления. (Лекция 8) одним архивом:
