| Назва: | Паралельні обчислювальні системи |
| Тип: | Реферати |
| Мова: | Українська |
| Розмiр: | 46,92 KB |
| Скачувань: | 50 |
В основі цієї класифікації лежить структурно-функціональний підхід.
Симетричні мультипроцесори складаються із сукупності процесорів, що мають однакові можливості доступу до пам’яті і зовнішніх пристроїв і функціонують під управлінням однієї операційної системи. Частинним випадком SMP є однопроцесорні комп’ютери. Усі процесори SMP мають розділювану загальну пам’ять з єдиним адресним простором.
Використання SMP забезпечує наступні можливості:
• маштабування додатків при низьких початкових витратах;
• створення додатків у звичних програмних середовищах;
• програмування на базі розділюваної пам’яті;
• однаковий час доступу до всієї пам’яті;
• можливість пересилання повідомлень з великою пропускною здатністю;
• підтримку когерентності сукупності кешів і блоків основної пам’яті, неподільні операції синхронізації і блокування.
Однак ступінь маштабованості SMP систем обмежений через неможливість технічної реалізації однакового для великої кількості процесорів доступу до пам’яті зі швидкістю, характерною для однопроцесорних комп’ютерів. Як правило, кількість процесорів у SMP не перевищує 32.
Для побудови систем з великим числом процесорів застосовуються кластерний чи МРР підходи. Обидва ці напрямки використовують SMP як системоутворюючий обчислювальний модуль.
Кластерна система утвориться з модулів, об’єднаних системою зв’язку чи розділюваними пристроями зовнішньої пам’яті, наприклад дисковими масивами. В даний час для cтворення кластерних систем використовуються спеціалізовані фірмові засоби (наприклад, MEMORY CHANNEL фірми DEC, AWS фірми NCR), або універсальні локальні і глобальні мережі такі, як Ethernet, FDDI (Fiber Distributed Data Interface), і інші мережі, наприклад, із протоколами TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol), або дискові масиви з високошвидкісними широкими подвійними (Wide/Fast) і квадро PCI SCSI контролерами. Розмір кластера варіюється від декількох модулів до декількох десятків модулів.
Ознаками, характерними для кластерів, є:
• побудова з компонентів високого ступеня готовності стандартних SMP конфігурацій і мережевих засобів;
• побудова на основі стандартних програмно-апаратних парадигм: Open Software Foundation Distributed Computing Environment (OSF DCE) і Open Network Computing (ONC), що підтримують загальні імена і можливості доступу;
• узгодженість наборів прикладних програм, форматів даних;
• загальна для усіх обчислювальних модулів кластера організація інформаційної безпеки, загальний алгоритм виявлення несправностей і реконфігурації для забезпечення функціонування при наявності відмовлень;
• обмежена маштабованість на число обчислювальних модулів.
Масово паралельні системи, на відміну від кластерів, мають більш швидкісні, як правило спеціалізовані, канали зв’язку між обчислювальними модулями, а також широкі можливості з маштабування. Крім того, у МРР фіксується деякий досить високий рівень інтерфейсу прикладних програм (API), підтримуваний розподіленою операційною системою. Однак підтримка працездатності й оптимізація завантаження процесорів у МРР менш розвинута у порівнянні з кластерами в силу різноманітності виконуваних програм і відсутності функціональних зв’язків між програмами.
Характерні вимоги до системи зв’язку МРР:
• висока пропускна здатність;
• маленька затримка;
• можливість поєднання передач з обчисленнями в модулях;
• базування на стандартах;
• надійні протоколи з управлінням потоком;
• підтримка різних топологій;
• маштабованість;
• настроюваність.
Література.
1. B. Chapman, P. Mehrotra, H. Zima. Extending HPF for advanced data-parallel applications. IEEE Parallel and Distributed Technology, 1994.
2. B.M. Maggs, L. R. Matheson, R. E. Tarjan, Models of parallel computation: a survey and synthesis. HICSS, 1995.
3. D. Y. Cheng. A survey of parallel programming languages and tools. Moffett Field, 1993.
4. FreeBSD handbook. http://www.freebsd.org/handbook/index.html.
5. Gabriele Kotsis. Interconnection Topologies and Routing for Parallel Processing Systems. http://www.ani.univie.ac.at/~gabi/papers/in.ps.gz.
6. Ian Foster. Designing and Building Parallel Programs. Addison-Wesley, 1995.
7. Jonathan M. D. Hill. An introduction to the data-parallel paradigm. Department of Computer Science, 1994.
8. K. Hwang. Advanced Computer Architecture: Parallelism, Scalability, Programmability. McGRAW-HILL, 1993.
9. K. M. Chandy, I. Foster, K. Kennedy, C. Koelbel, W. Tseng. Integrated support for task and data parallelism. Supercomputer Applications, 1994.
10. Kai Hwang, Faye A. Briggs. Computer Architecture and Parallel Processing. McGRAW-HILL, 1986.
11. Mark Baker.Cluster Computing White Paper. http://www.dcs.port.ac.uk/~mab/tfcc/WhitePaper/final-paper.pdf
12. Marshall Kirk McKusick, Keith Bostic, Michael J. Karels, John S. Quarterman. The Design and Implementation of the 4.4BSD Operating System. Addison-Wesley Longman, Inc. 1996.
Симетричні мультипроцесори складаються із сукупності процесорів, що мають однакові можливості доступу до пам’яті і зовнішніх пристроїв і функціонують під управлінням однієї операційної системи. Частинним випадком SMP є однопроцесорні комп’ютери. Усі процесори SMP мають розділювану загальну пам’ять з єдиним адресним простором.
Використання SMP забезпечує наступні можливості:
• маштабування додатків при низьких початкових витратах;
• створення додатків у звичних програмних середовищах;
• програмування на базі розділюваної пам’яті;
• однаковий час доступу до всієї пам’яті;
• можливість пересилання повідомлень з великою пропускною здатністю;
• підтримку когерентності сукупності кешів і блоків основної пам’яті, неподільні операції синхронізації і блокування.
Однак ступінь маштабованості SMP систем обмежений через неможливість технічної реалізації однакового для великої кількості процесорів доступу до пам’яті зі швидкістю, характерною для однопроцесорних комп’ютерів. Як правило, кількість процесорів у SMP не перевищує 32.
Для побудови систем з великим числом процесорів застосовуються кластерний чи МРР підходи. Обидва ці напрямки використовують SMP як системоутворюючий обчислювальний модуль.
Кластерна система утвориться з модулів, об’єднаних системою зв’язку чи розділюваними пристроями зовнішньої пам’яті, наприклад дисковими масивами. В даний час для cтворення кластерних систем використовуються спеціалізовані фірмові засоби (наприклад, MEMORY CHANNEL фірми DEC, AWS фірми NCR), або універсальні локальні і глобальні мережі такі, як Ethernet, FDDI (Fiber Distributed Data Interface), і інші мережі, наприклад, із протоколами TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol), або дискові масиви з високошвидкісними широкими подвійними (Wide/Fast) і квадро PCI SCSI контролерами. Розмір кластера варіюється від декількох модулів до декількох десятків модулів.
Ознаками, характерними для кластерів, є:
• побудова з компонентів високого ступеня готовності стандартних SMP конфігурацій і мережевих засобів;
• побудова на основі стандартних програмно-апаратних парадигм: Open Software Foundation Distributed Computing Environment (OSF DCE) і Open Network Computing (ONC), що підтримують загальні імена і можливості доступу;
• узгодженість наборів прикладних програм, форматів даних;
• загальна для усіх обчислювальних модулів кластера організація інформаційної безпеки, загальний алгоритм виявлення несправностей і реконфігурації для забезпечення функціонування при наявності відмовлень;
• обмежена маштабованість на число обчислювальних модулів.
Масово паралельні системи, на відміну від кластерів, мають більш швидкісні, як правило спеціалізовані, канали зв’язку між обчислювальними модулями, а також широкі можливості з маштабування. Крім того, у МРР фіксується деякий досить високий рівень інтерфейсу прикладних програм (API), підтримуваний розподіленою операційною системою. Однак підтримка працездатності й оптимізація завантаження процесорів у МРР менш розвинута у порівнянні з кластерами в силу різноманітності виконуваних програм і відсутності функціональних зв’язків між програмами.
Характерні вимоги до системи зв’язку МРР:
• висока пропускна здатність;
• маленька затримка;
• можливість поєднання передач з обчисленнями в модулях;
• базування на стандартах;
• надійні протоколи з управлінням потоком;
• підтримка різних топологій;
• маштабованість;
• настроюваність.
Література.
1. B. Chapman, P. Mehrotra, H. Zima. Extending HPF for advanced data-parallel applications. IEEE Parallel and Distributed Technology, 1994.
2. B.M. Maggs, L. R. Matheson, R. E. Tarjan, Models of parallel computation: a survey and synthesis. HICSS, 1995.
3. D. Y. Cheng. A survey of parallel programming languages and tools. Moffett Field, 1993.
4. FreeBSD handbook. http://www.freebsd.org/handbook/index.html.
5. Gabriele Kotsis. Interconnection Topologies and Routing for Parallel Processing Systems. http://www.ani.univie.ac.at/~gabi/papers/in.ps.gz.
6. Ian Foster. Designing and Building Parallel Programs. Addison-Wesley, 1995.
7. Jonathan M. D. Hill. An introduction to the data-parallel paradigm. Department of Computer Science, 1994.
8. K. Hwang. Advanced Computer Architecture: Parallelism, Scalability, Programmability. McGRAW-HILL, 1993.
9. K. M. Chandy, I. Foster, K. Kennedy, C. Koelbel, W. Tseng. Integrated support for task and data parallelism. Supercomputer Applications, 1994.
10. Kai Hwang, Faye A. Briggs. Computer Architecture and Parallel Processing. McGRAW-HILL, 1986.
11. Mark Baker.Cluster Computing White Paper. http://www.dcs.port.ac.uk/~mab/tfcc/WhitePaper/final-paper.pdf
12. Marshall Kirk McKusick, Keith Bostic, Michael J. Karels, John S. Quarterman. The Design and Implementation of the 4.4BSD Operating System. Addison-Wesley Longman, Inc. 1996.