Презентация Организация ЭВМ и систем. Параллельные системы. Многомашинные и многопроцессорные вычислительные системы. (Лекция 9) онлайн

Содержание слайда: Организация ЭВМ и систем Лекция № 9 Параллельные системы Понятие о многомашинных и многопроцессорных вычислительных системах Основные классы параллельных систем, их характерные особенности

Содержание слайда: История появления параллелизма в архитектуре ЭВМ 1953г. – IBM 701 1955г. – IBM 704 1958г. – IBM 709 (независимые контроллеры I/O) 1961г. – IBM STRETCH (опережающий просмотр, расслоение памяти на 2 банка) 1963г. – ATLAS (реализована конвейерная обработка данных) 1964г. – CDC 6600 (независимые устройства – несколько конвейеров) 1969г. – CDC 7600 (8 конвейерных функциональных устройств) 1974г. – ALLIAC (УУ + матрица из 64 процессоров) 1976г. – CRAY1 (векторно– конвейерные процессоры)

Содержание слайда:

Содержание слайда: Классы параллельных систем Векторно-конвейерные компьютеры (PVP). Имеют MIMD архитектуру (множество инструкций над множеством данных). Характерным представителем данного направления является семейство векторно-конвейерных компьютеров CRAY. Основные особенности: Конвейерные функциональные устройства. Набор векторных инструкций в системе команд. Зацепление команд (используется как средство ускорения вычисления).

Содержание слайда: CRAY Y-MP C90 16 МП, tтакта = 4,1нс, fт.ч.=250МГц. Разделяемые ресурсы процессора: ОП разделяется всеми МП и секцией ввода/вывода. ОП разделена на множество банков, которые могут работать одновременно. Секция ввода/вывода: Low-Speed Channels – 6Мбайт/с High-Speed Channels – 200Мбайт/с Very High-Speed Channels – 1800Мбайт/с Секция межпроцессорного взаимодействия содержит регистры и семафоры, предназначенные для передачи данных и управляющей информации. Вычислительная секция процессора Регистры (адресные, скалярные, векторные). Функциональные устройства. Сети коммуникаций. Секция управления. Команды выбираются из ОП блоками и заносятся в буфера команд. Параллельное выполнение программ.

Содержание слайда: Факторы снижающие производительность параллельных компьютеров Закон Амдала. Время инициализации и передачи сообщения по сети. Неравномерная загрузка всех процессорных элементов. Реальная производительность одного процессора.

Содержание слайда: 2. Массивно-параллельные компьютеры с распределенной памятью. К данному классу можно отнести компьютеры Intel Paragon, IBM SP1, Parsytec, IBM SP2 и CRAY T3D. 2. Массивно-параллельные компьютеры с распределенной памятью. К данному классу можно отнести компьютеры Intel Paragon, IBM SP1, Parsytec, IBM SP2 и CRAY T3D. Особенности: Объединяются несколько серийных микропроцессоров, их число должно быть >= 128, каждый со своей локальной памятью.

Содержание слайда: CRAY T3D Cray T3D и T3E используют единое адресное пространство (общая виртуальная память). По аппаратному прерыванию особого случая адресации ОС выполняет пересылку страницы с одного узла на другой. У каждого МП своя локальная память, но единое виртуальное адресное пространство.

Содержание слайда: 3. Параллельные компьютеры с общей памятью. В данное направление входят многие современные многопроцессорные SMP-компьютеры или, например, отдельные узлы компьютеров HP Exemplar и Sun StarFire. 3. Параллельные компьютеры с общей памятью. В данное направление входят многие современные многопроцессорные SMP-компьютеры или, например, отдельные узлы компьютеров HP Exemplar и Sun StarFire. Особенности: Вся оперативная память разделяется между несколькими одинаковыми процессорами. Число процессоров, имеющих доступ к общей памяти нельзя сделать большим.

Содержание слайда: 4. Кластерная архитектура. По такому принципу построены CRAY SV1, HP Exemplar, Sun StarFire, NEC SX-5, последние модели IBM SP2 и другие. 4. Кластерная архитектура. По такому принципу построены CRAY SV1, HP Exemplar, Sun StarFire, NEC SX-5, последние модели IBM SP2 и другие. Особенности: Представляет собой комбинации предыдущих трех. Из нескольких процессоров (традиционных или векторно-конвейерных) и общей для них памяти формируется вычислительный узел. Если полученной вычислительной мощности не достаточно, то объединяется несколько узлов высокоскоростными каналами.

Содержание слайда: Технологии параллельного программирования Средства программирования: параллельные расширения и диалекты языков – Fortran, C/C++, ADA и др. MPI – интерфейс передачи сообщений. Особенности: Поддерживает несколько режимов передачи данных. Предусматривает гетерогенные вычисления. Передача типизированных сообщений. Построение библиотек – MPICH, LAM MPI. Наличие вариантов для языков программирования C/C++, Fortran. Поддерживает коллективные операции: широковещательную передачу, разборку/сборку, операции редукции. Совместимость с многопоточностью.

Содержание слайда: Оценки производительности суперЭВМ Большинство оценочных характеристик производительности суперЭВМ связано с вычислениями над вещественными числами. К ним относится пиковая производительность (ПП), измеряемая в млн. операций с плавающей точкой, которые компьютер теоретически может выполнить за 1 сек (MFLOPS). ПП - величина, практически не достижимая. Это связано с проблемами заполнения функциональных конвейерных устройств. Чем больше конвейер, тем больше надо "инициализационного" времени для того, чтобы его заполнить. Такие конвейеры эффективны при работе с длинными векторами. Поэтому для оценки векторных суперЭВМ было введено такое понятие, как длина полупроизводительности - длина вектора, при которой достигается половина пиковой производительности.

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Вопросы для самоконтроля Когда впервые реализована конвейерная обработка данных? Перечислите способы параллельной обработки данных. Сформулируйте следствие из закона Амдала. Назовите классы параллельных систем. Основные особенности векторно-конвейерных компьютеров. К какому классу параллельных систем относятся компьютеры Intel Paragon и CRAY T3D?

Содержание слайда: Вопросы для самоконтроля В каких классах параллельных систем оперативная память разделяется между несколькими процессорами? Перечислите особенности MPI – интерфейса. Что представляет собой тест оценки производительности суперЭВМ Linpack? Какие тесты оценки производительности суперЭВМ Вы знаете?