Реферат
на тему:
В«Паралелізм як спосіб паралельної обробки даних В»
Котовськ 2010
Введення
Стрімкий розвиток науки і проникнення людської думки в усі нові галузі разом з вирішенням поставлених раніше проблем постійно породжує потік запитань і ставить нові, як правило, більш складні, завдання. У часи перших комп'ютерів здавалося, що збільшення їх швидкодії в 100 разів дозволить вирішити більшість проблем, проте гігафлопная продуктивність сучасних суперЕОМ сьогодні є явно недостатньою для багатьох вчених. Електро і гідродинаміка, сейсморозвідка і прогноз погоди, моделювання хімічних сполук, дослідження віртуальної реальності - ось далеко не повний список областей науки, дослідники яких використовують кожну можливість прискорити виконання своїх програм.
Найбільш перспективним і динамічним напрямком збільшення швидкості вирішення прикладних завдань є широке впровадження ідей паралелізму в роботу обчислювальних систем. До теперішнього часу спроектовані і випробувані сотні різних комп'ютерів, що використовують у своїй архітектурі той чи інший вид паралельної обробки даних. У науковій літературі та технічної документації можна знайти більше десятка різних назв, що характеризують лише загальні принципи функціонування паралельних машин: векторно-конвеєрні, масивно-паралельні, комп'ютери з широким командним словом, систолические масиви, гіперкуби, спецпроцесори і мультипроцесори, ієрархічні і кластерні комп'ютери, dataflow, матричні ЕОМ і багато інших. Якщо ж до подібних назв для повноти опису додати ще й дані про такі важливі параметрах, як, наприклад, організація пам'яті, топологія зв'язку між процесорами, синхронність роботи окремих пристроїв чи спосіб виконання арифметичних операцій, то число різних архітектур стане і зовсім безмежним.
Спроби систематизувати всі безліч архітектур почалися після опублікування М. Флінном першого варіанту класифікації обчислювальних систем наприкінці 60-х років і безперервно тривають донині. Класифікація дуже важлива для кращого розуміння досліджуваної предметної області, проте знаходження вдалою класифікації може мати цілий ряд істотних наслідків.
Основний питання класифікації - що закласти в її основу, може вирішуватися по-різному, в Залежно від того, для кого дана класифікація створюється і на рішення якої завдання спрямована. Так, часто використовуване поділ комп'ютерів на персональні ЕОМ, робочі станції, міні-ЕОМ, великі універсальні ЕОМ, мінісупер-ЕОМ і супер-ЕОМ, дозволяє, бути може, приблизно прикинути вартість комп'ютера. Однак вона не наближає користувача до розуміння того, що від нього буде потрібно для написання програми, що працює на межі продуктивності паралельного комп'ютера, тобто того, заради чого він і зважився його використовувати.
Класифікація повинна допомагати розібратися з тим, що являє собою кожна архітектура, як вони взаємопов'язані між собою, що необхідно враховувати для написання дійсно ефективних програм або ж на який клас архітектур слід орієнтуватися для вирішення необхідного класу завдань. Одночасно вдала класифікація могла б підказати можливі шляхи вдосконалення комп'ютерів і в цьому сенсі вона повинна бути досить змістовною. Важко розраховувати на знаходження нетривіальних В«білих плямВ», наприклад, у класифікації за вартості, однак роздуми про можливу систематиці з точки зору простоти і технологічності програмування можуть виявитися надзвичайно корисними для визначення напрямків пошуку нових архітектур.
1. Паралельні обчислювальні системи
Паралельні обчислювальні системи - це фізичні комп'ютерні, а також програмні системи, реалізують тим чи іншим способом паралельну обробку даних на багатьох обчислювальних вузлах.
Ідея розпаралелювання обчислень заснована на тому, що більшість завдань може бути розділене на набір менших завдань, які можуть бути вирішені одночасно. Зазвичай паралельні обчислення вимагають координації дій. Паралельні обчислення існують в декількох формах: паралелізм на рівні бітів, паралелізм на рівні інструкцій, паралелізм даних, паралелізм завдань. Паралельні обчислення використовувалися багато років в основному в високопродуктивних обчисленнях, але останнім часом до них зріс інтерес внаслідок існування фізичних обмежень на зростання тактової частоти процесорів. Паралельні обчислення стали домінуючою парадигмою в архітектурі комп'ютерів, в основному у формі багатоядерних процесорів.
Писати програми для паралельних систем складніше, ніж для послідовних, так як конкуренція за ресурси представляє новий клас потенційних помилок у програмному забезпеченні (багів), серед яких стан гонки є самою поширеною. Взаємодія і...
