Параллель компьютердің типтері

Пән: Информатика, Программалау, Мәліметтер қоры
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

Жоспар

Кіріспе
Негізгі бөлімПараллель компьютердің типтеріКөппроцессорлы есептеу жүйесі
Қорытынды
Қолданылған әдебиеттер

Кіріспе

Соңғы жылдары пайдаланып жүрген есептеуіш машиналардың есептеу жылдамдығы мен сапасына көп көңіл бөлінетін болды. Сондықтан қазіргі кезде қуатты суперкомпьютерлер және көппроцессорлы компьютерлер жасалынуда. Олардың мүмкіншіліктері өте зор. Берілген операцияның орындалуы жеделдеді, әрі нәтижеге жету жылдамдығы өте жоғары.

Жоғарғы өндіруші техникалар қазірде мынадай: Векторлы-конвейерлі компьютерлер, үлестірімділі-жадылы массивті-параллельді компьютерлер, ортақ жадылы параллель компьютерлер, кластер архитектуралы компьютерлер бағыттарда дамуда. Олар деректерді параллель өңдеу және параллель алгоритмдерді өңдеуді қолдануға негізделеді. Арнаулы программалы жасақпен жұмыс жасай білу үшін және параллель алгоритмін құрып және программалаудың параллельділік тәсілін меңгеру үшін сәйкес білім мен біліктілік қажет.

Параллель компьютер дегеніміз - есепті сандық түрде шешіп, үйлесімді шешуге қабілетті процессорлардың жиынтығы.

Параллельді программа - бұл әр процесс өзінің меншікті процессорныда жүріп қана қоймай, параллель орындалатын программа.

Есептеу жылдамдығы жоғары, есептеу уақыты аз, сонымен бірге деректер массивін өңдей алатын сұраныс қай кезде де орын алып отырған.

Бірақ компьютерлік технологияның дамуына байланысты параллель компьютерлерді дамыту техника мен экономика салаларына өте қажет болды. Жай өмірден параллельділікке мысал келтірсек, көктем басталысымен, ағаш жапырақтарының барлығы бірге өркендей бастайды, ал оркестрде барлық әртүрлі аспаптар ойнағанда, бір ғана әуенді естиміз.

Параллель компьютерлердің типтері

Параллель компьютерлер типтері:

● Көппроцессорлы жүйелердің жадысына жалпы қатынау (бөлінетін жадылы) ;

● Көппроцессорлы хабарлама

Көппроцессорлы жүйелердің жадысына жалпы қатынау (бөлінетін жадылы)

Жалпы қатынау жадылы конфигурациясы бар параллель компьютерлердің бірінші типін толық қарастырамыз. Бұл конфигурация көптеген жады модульдерімен байланысқан процессорлар жиынтығынан тұрады.

Процессорлар мен жады арасындағы байланыс өзарабайланыс желісінің кейбір формалары арқылы жүзеге асады. Қарастырылатын жүйе жеке адрестік кеңістікті қолданады. Жалпы қатынау жадылы конфигурациясы бар параллель компьютердің жалпы түрі 4- суретте келтірілген.

Жады модульдері

4-сурет. Бөлінетін жадылы мультипроцессорлар құрылымы.

Барлық жедел жадыдағы әрбір ұяшықтың ерекше адресі болады, және осы адресті әрбір процессор берілген ұяшыққа қатынау үшін қолданылады. Жады ұяшығының виртуальды және нақты орнына қатынау үшін қолданылады.

Вертуалды адресатция мен накты адрес арасында атау арасында атау бойынша іздедін апараттық кестесін қолданып автоматы аудару жүреді. ТLB (трансляцианы алдындағысының буфері)

Жалпыкатынау жадылы працессорлы жүйелердегі программалдауда орындалатын программа колды әрбір процессордың жадында сакталады да, одан кеиін орындалады.

Егер жады шинасы немесе матрицалық каммутатор болып саналатын жалғастырып тұратын желіде екіден 30 дейінгі процессоры бар, жадының кез-келген учаскесіне әрбір процессордың бірдей қатынау уақытысы болса, онда мұндай мультипроцессор түрі біртектес (UMA- uniform memory access) немесе симетриялы мультипроцессор деп аталады.

Басқа жағдайда, ондаған немесе жүздеген процессорлы үлкен мультипроцессорлар болса, ал жалғастыратын желілер ағаш тәрізді ауыстырғыштар жиыны мен жады облыстарынан, жады иерархиялық құрылымды болса, әртүрлі қатынау уақытына әкеледі. Мұндай бөлінетін жадылы мультипроцессорлар біртектес емес деп аталады (NUMA-non uniform memory access) .

Екі типті машиналарда да өзінің жеке кэші болады. Егер екі процессор жадының әртүрлі облысына нұсқаса, олардың ішіндегісін олардың әрбіреуінің кэшіне қауіпсіз орналастыруға болады. Деректі бірмезгілде оқығанда, процессордың әрбір кэшіне деректер көшірмесін орналастыруға болады. Бірақ деректі біруақытта оқығанда және деректі басқа процессормен жазғанда кэші келісушілік проблемасы болуы мүмкін. Мұндай проблеманың шешімінің бірі - әрбір процессор адрестік шинасы «қадағалауы», ондағы жады облысына нұсқағышты табуы керек.

Сонда-ақ жады келісушілік проблемасы: алғашқы жады нақты қашан жаңғыртылады? Жады келісушілігінің бірнеше модулі бар:

●Тізбекті келісушілік;

● Поцессорлар келісушілігі;

● Басату келісушілігі.

Тізбекті келісушілік жадыны жаңарту белгілі бір ретпен жүреді деп кепіл береді, және де әрбір процессорға бір ғана тізбек «тізбек» көрінеді.

Поцессорлардың келісуі әрбір поцессор орындайтын жадыға жазу поцессор қандай ретпен іске асырса, сол ретпен қамтамасыз етіледі. Бірақ әртүрлі поцессорлармен алғашқы мәндері берілген жазулар, басқа поцессорларларға әр түрлі болып көрінуі мүмкін.

Босатуды келісушілік кезінде алғашқы жады программист көрсеткен синхрондау нүктелерінде жаңартылады. Жады келісушілігінің соңғы моделі жиі қолданыады, өйткені басқа жағдайларда іске асыру өте қымбат және жұмыс жалпы баяулайды. Поцессор жұмысының баяулауы, әрбір жазуда ақпараттық бөлік барлық кэш жадыны тексеруі керек және қажет болса оларды жаңарту немесе жарамсыз етуге, сонымен қатар алғашқы жадыны толықтыруға байланысты.

Сонымен, мультипоцессорлар жедел жадыны өнімділікті жақсарту үшін қолданылады. Бірақ жадының иерархиялықғы кэшті және жадыны келісушілік проблемаларын, сондай-ақ жалған бөлу мүмкіндігін тудырады. Сондықтан, программист берілген машинаның жады жүйесінің сипаттамасын білу керек және соларды ескере отырып программа жазуы керек.

Осындай типті программалау үшін бірнеше әдісі бар:

●Жаңа параллель программалау тілдері (Мысалы, Ada) ;

● Бар тізбекті тілді өзгерту (Мысалы, Fortran, C++)

● Бар тізбекті тілдердің көмекші программалар кітапханасын қолдану (Мысалы, Ptheards, Java) .

Хабар беу мультикомпьтері және үлестірілген жадылы мультикомпьютерлер

бұл компьютерлік жүйелер байланыс жүйелері арқылы өзара байланысқан компьютерлер жиыны.

Әрбір компьютерлер поцессор мен жергілікті жадыдан тұрады. Жады компьютерлер арасында үлестірілген.

Әрбір компьютердің өз адрестік кеңістігі бар. Поцессорлар үшін өзара байланыс бір-біріне хабар беру немесе алу арқылы қамтамасыз етіледі. Хабарларға басқа поцессорлардың есептеуіне қажетті деректер кіруі мүмкін.

Сонымен, берілген жүйеде кэш пен жадының келісушілік проблемасы тумайды. Үлестірілген жадылы микрокомпьютер 5-суретте көрсетілген.

5-сурет. Хабар беру көппроцессорлы жүйесінің моделі (мультикомпьютерлер) .

Поцессорлар арасындағы хабар беруді программа жжүзеге асырады. Берілген жүйенің негізгі идеясы - қойылған есепті толығымен шешу үшін, есепті бір уақытта орындалатындай етіп бөліктеуге болады.

Жұмыс станциясы жиынынан тұратын желілік жүйе көбінесе жұмыс станциясының желісі (NOW - network of workstations) немесе жұмыс станциясының кластері деп аталады (COW - cluster of workstions) . Барлық жұмыс станциялары өзара байланысты бір немесе бірнеше қосымшаларды орындайды. Үлестірілген жадысы немесе бірнеше қосымшаларды орындайды. Үлестірілген жадысы бар қымбат емес мультипоцессор құрудың кең тараған әдісі Beowulf машинасын жинау. Ол базалық ақпараттық жасау және Pentium поцессорның чипсеттері, желілері, дискілері және Linux операциялық жүйесі сияқты ақысыз программалардан тұрады.

Үлестірілген жадылы мультикомпьютерлердің өте кең комбинациясы - бөлінетін жүйесі сияқты жадыны қолдайтын машина.

Мұндай типті мультикомпьютерлердің программалауға бірнеше әдістермен жетуге болады:

● Арнайы параллель программалау тілін жобалау (мысалы, Occam параллель программалау тілі),

● Хабар жеткізуді өңдеу үшін тізбекті жоғары деңгейлі тілдің түйінді сөздерін кеңейту (мысалы, С++, Фортран HPF) ;

● Бар тізбекті жоғары деңгейлі тілді қолдану және хабар беру үшін сыртқы процедуралардың кітапханасын жасау (мысалы, PVM, MPI) .

Көппроцессорлы есептеу жүйесі.
Көпмашиналы есептеу жүйесі (КЕЖ ) бірнеше ЭЕМ-нан тұрады, әрбірінің өз оперативтік жады бар (ОЖ) және әрқайсысы өз жүктеу жүйесі басқаруымен жұмыс істейді, машина аралық мәліметтер алмасуы да. Мәліметтер алмасу әр машинаның жүктеу жүйелерінің өзара байланысымен іске асырылады. Бұл машина аралық берілгендермен алмасу динамикасын әлсіретеді.

Көп машиналық жүйені пайдалану есептеу кешенінің жұмыс сенімділігін арттырады. Бір машинаның берілгендерді өңдеуіден бас тартуы басқа кешендегі машинамен өңдей беруге жол ашады. Алайда кешен құралдары бұл мақсатқа тиімсіздеу пайдаланылады. Мұндай жүйеде кешеннің бір машинасының, не құрылғысының істен шығуы бүкіл жүйені жұмысқа қабілетсіз етеді.

Бұл кемшілік көппроцессорлы жүйе (КПЖ) арқылы шешіледі . Мұнда есептеу жүйесінің процессорлары қатардағы жад модулы, канал, сыртқы құрылғы т. б. сияқты істейді. Көппроцессорлы жүйеде бірнеше процессор жалпы оперативтік жадпен, жалпы жүктеу жүйесімен басқарылады.

КПЖ-да КЕЖ-ге қарағанда мәліметтер алмасу жалпы оперативтік жадты пайдалана тездейді, жұмыс өнімділігі артады, жүйе ішінде және сыртқы ортада әрекетке аңғарғыштығы артып, сенімділігі, бір машинаның, не бір модульдің жұмыс істеу жүйенің жұмысын қамтамасыз етеді.

Стандарты өндірілген ЭЕМ-дардағы КЕЖ құрылымы мен стандартты жүктеу жүйелері, арнайы еңбекті көп талап ететін жүктеу жүйесін, жалпы оперативтік жадты пайдалануда біршама қиындық тудыратын КПЖ-ға қарағанда көп қарапайым. КПЖ-ге мысал ретінде стандартты шығарылған процессор Pentium платасы INTEL PR440FX (екінші аты Providence) фирмасының чипсетінде құрылған, жүктеу жүйесі Windows NT (New Technology) алуға болады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.