| Назва: | Паралельні обчислювальні системи |
| Тип: | Реферати |
| Мова: | Українська |
| Розмiр: | 46,92 KB |
| Скачувань: | 50 |
1. Комп'ютери з розподіленою пам'яттю (distributed memory) – Кожен процесор має доступ лише до локальної, власної пам’яті. Процесори об’єднані в мережу. Доступ до віддаленої пам’яті можливий тільки за допомогою системи обміну повідомленнями. Процесор може звертатися до локальної пам'яті, може посилати й одержувати повідомлення, передані через мережу, що з'єднує процесори. Повідомлення використовуються для здійснення зв'язку між процесорами або, що є еквівалентним, для читання і запису віддалених блоків пам'яті. В ідеалізованій мережі вартість посилки повідомлення між двома вузлами мережі не залежить як від розташування обох вузлів, так і від трафіку мережі, але залежить від довжини повідомлення.
Сюди належать так звані масово-паралельні обчислювальні (massively parallel processing – MPP) системи. Особливості даної архітектури наступні;
Архітектура. Система складається з однорідних обчислювальних вузлів, що включають:
• один чи декілька центральних процесорів (звичайно RISC);
• локальну пам'ять (прямий доступ до пам'яті інших вузлів неможливий);
• комунікаційний процесор чи мережевий адаптер;
• іноді - жорсткі диски чи інші пристрої введення/виведення.
До системи можуть бути додані спеціальні вузли введення/виведення і управляючі вузли. Вузли зв'язані через деяке комунікаційне середовище (високошвидкісна мережа, комутатор та інше).
Приклади.
• IBM RS/6000 SP2;
• Intel PARAGON/ASCIRed;
• SGI / CRAY T3E;
• Hitachi SR8000;
• системи Parsytec.
Маштабованість. Загальне число процесорів у реальних системах досягає декількох тисяч (ASCI Red, Blue Mountain).
Операційна система. Існують два основних варіанти:
• повноцінна операційна система працює тільки на управляючій машині (front-end), на кожному вузлі працює скорочений варіант операційної системи, що лише забезпечує роботу розташованої в ньому гілки паралельного додатка. (Cray T3E);
• на кожному вузлі працює повноцінна UNIX-подібна операційна система (варіант, близький до кластерного підходу). Прикладом є IBM RS/6000 SP з встановленою окремо на кожнім вузлі операційною системою AIX.
Модель програмування. Програмування в рамках моделіпередачі повідомлень (MPI, PVM, BSPlib)
2. Комп'ютери з загальною пам'яттю (True shared memory). Всі процесори спільно звертаються до загальної пам'яті, як правило, через шину чи ієрархію шин. В ідеалізованої PRAM (Parallel Random Access Machine - паралельна машина з довільним доступом) моделі, яка часто використовується в теоретичних дослідженнях паралельних алгоритмів, будь-який процесор може звертатися до будь-якої комірки пам'яті за той самий час. У таких комп’ютерах не можна істотно збільшити число процесорів, оскільки при цьому відбувається різке збільшення числа конфліктів доступу до шини. На практиці маштабованість цієї архітектури звичайно приводить до деякої форми ієрархії пам’яті. Частота звертань до загальної пам’яті може бути зменшена за рахунок збереження копій часто використовуваних даних у кеш-пам'яті, зв'язаній з кожним процесором. Доступ до цієї кеш-пам'яті набагато швидший, ніж безпосередній доступ до загальної пам'яті.
До цього класу відносяться так звані симетричні мультипроцесорні (symmetric multiprocessor SMP) системи. Особливості даної архітектури наступні;
Архітектура. Система складається з декількох однорідних процесорів і масиву загальної пам'яті (звичайно з декількох незалежних блоків). Всі процесори мають доступ до будь-якої частини пам'яті з однаковою швидкістю. Процесори підключені до пам'яті або за допомогою загальної шини (базові 2-4 процесорні SMP-сервери), або за допомогою комутатора (HP 9000). Апаратно підтримується когерентність кешів.
Приклади.
• HP 9000 V-class, N-class;
• SMP-cервери і робочі станції на базі процесорів Intel (IBM, HP, Compaq, Dell, ALR, Unisys, DG, Fujitsu та інші).
Маштабованість. Наявність загальної пам'яті значно спрощує взаємодію процесорів між собою, однак накладає сильні обмеження на їх число - не більше 32 у реальних системах. Для побудови маштабованих систем на базі SMP використовуються кластерні архітектури.
Операційна система. Вся система працює під управлінням єдиної операційної системи (звичайно UNIX-подібна, але для Intel-платформ підтримується Windows NT). Операційна система автоматично (у процесі роботи) розподіляє процеси між процесорами (scheduling), але іноді можлива і явна прив'язка.
Модель програмування. Програмування в моделі загальної пам'яті (POSIX threads, OpenMP). Для SMP-систем існують порівняно ефективні засоби автоматичного розпаралелювання.
Сюди належать так звані масово-паралельні обчислювальні (massively parallel processing – MPP) системи. Особливості даної архітектури наступні;
Архітектура. Система складається з однорідних обчислювальних вузлів, що включають:
• один чи декілька центральних процесорів (звичайно RISC);
• локальну пам'ять (прямий доступ до пам'яті інших вузлів неможливий);
• комунікаційний процесор чи мережевий адаптер;
• іноді - жорсткі диски чи інші пристрої введення/виведення.
До системи можуть бути додані спеціальні вузли введення/виведення і управляючі вузли. Вузли зв'язані через деяке комунікаційне середовище (високошвидкісна мережа, комутатор та інше).
Приклади.
• IBM RS/6000 SP2;
• Intel PARAGON/ASCIRed;
• SGI / CRAY T3E;
• Hitachi SR8000;
• системи Parsytec.
Маштабованість. Загальне число процесорів у реальних системах досягає декількох тисяч (ASCI Red, Blue Mountain).
Операційна система. Існують два основних варіанти:
• повноцінна операційна система працює тільки на управляючій машині (front-end), на кожному вузлі працює скорочений варіант операційної системи, що лише забезпечує роботу розташованої в ньому гілки паралельного додатка. (Cray T3E);
• на кожному вузлі працює повноцінна UNIX-подібна операційна система (варіант, близький до кластерного підходу). Прикладом є IBM RS/6000 SP з встановленою окремо на кожнім вузлі операційною системою AIX.
Модель програмування. Програмування в рамках моделіпередачі повідомлень (MPI, PVM, BSPlib)
2. Комп'ютери з загальною пам'яттю (True shared memory). Всі процесори спільно звертаються до загальної пам'яті, як правило, через шину чи ієрархію шин. В ідеалізованої PRAM (Parallel Random Access Machine - паралельна машина з довільним доступом) моделі, яка часто використовується в теоретичних дослідженнях паралельних алгоритмів, будь-який процесор може звертатися до будь-якої комірки пам'яті за той самий час. У таких комп’ютерах не можна істотно збільшити число процесорів, оскільки при цьому відбувається різке збільшення числа конфліктів доступу до шини. На практиці маштабованість цієї архітектури звичайно приводить до деякої форми ієрархії пам’яті. Частота звертань до загальної пам’яті може бути зменшена за рахунок збереження копій часто використовуваних даних у кеш-пам'яті, зв'язаній з кожним процесором. Доступ до цієї кеш-пам'яті набагато швидший, ніж безпосередній доступ до загальної пам'яті.
До цього класу відносяться так звані симетричні мультипроцесорні (symmetric multiprocessor SMP) системи. Особливості даної архітектури наступні;
Архітектура. Система складається з декількох однорідних процесорів і масиву загальної пам'яті (звичайно з декількох незалежних блоків). Всі процесори мають доступ до будь-якої частини пам'яті з однаковою швидкістю. Процесори підключені до пам'яті або за допомогою загальної шини (базові 2-4 процесорні SMP-сервери), або за допомогою комутатора (HP 9000). Апаратно підтримується когерентність кешів.
Приклади.
• HP 9000 V-class, N-class;
• SMP-cервери і робочі станції на базі процесорів Intel (IBM, HP, Compaq, Dell, ALR, Unisys, DG, Fujitsu та інші).
Маштабованість. Наявність загальної пам'яті значно спрощує взаємодію процесорів між собою, однак накладає сильні обмеження на їх число - не більше 32 у реальних системах. Для побудови маштабованих систем на базі SMP використовуються кластерні архітектури.
Операційна система. Вся система працює під управлінням єдиної операційної системи (звичайно UNIX-подібна, але для Intel-платформ підтримується Windows NT). Операційна система автоматично (у процесі роботи) розподіляє процеси між процесорами (scheduling), але іноді можлива і явна прив'язка.
Модель програмування. Програмування в моделі загальної пам'яті (POSIX threads, OpenMP). Для SMP-систем існують порівняно ефективні засоби автоматичного розпаралелювання.