42131

Типы паралеллилизма

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Особенности построения вычислительных систем Конвейерные вычислительные системы Основной принцип построения заключается в том что ускорение вычислений в них достигается за счет разделения всей работы на последовательность более мелких узкоспециализированных операций. Необходимо наличие достаточно сложной операционной системы. Мультипроцессорные вычислительные системы В отличии от матричной системы в мультипроцессорной системы каждый из процессоров имеет свое устройство управления. Память может быть как общей так и не общей...

Русский

2013-10-27

80.5 KB

1 чел.

Типы паралеллилизма

1.Текущий

Подразумевает независимое выполнение ветвей через общую память при взаимодействии через общую память.

Пример: Допустим, надо решить задачу следующего типа.

Xk=k*Xk-1 + k; k=1..n;

For k:=1 to n do

X[k]:= k* X[k-1] +k;

2n операций делаем

Но эту задачу можно распараллелить. Допустим для двух процессов:

1) 2n

For k:=1 to n do

X[k]:= k* X[k-1];

2) n+1

For k:=1 to n do

X[k]:= X[k] +k;

2. Автономный

Память раздельная. Подразумевает независимое выполнение ветвей. Но все переменный локализованы в ветвях. Их обмен производит через специальный процедуры.

1)X[k] передать в II процесс

2)X[k] передать в I процесс

3. Одновременный

Используется для выполнения циклов команд над большими объемами данных. Реализуется следующим образом. В начале во всех ветвях считается информация для выполнения первых команд. Потом одновременно рассылаются полученные данные.

А+В+С+……Х

1 процес:  А+В+С

2  процес: +…..

3 процес: Х

4. Параллелизм с синхронизацией.

Используется тога, когда тело параллельного цикла тоже является циклом, но последовательным. При этом в каждой параллельной ветви может быть выполнено независимо от других ветвей некоторая последовательность операций. И следующий шаг требует определенной синхронизации без которой невозможно следующее вычисление. Например, попытаемся все это дело представить:

Синхронизация  должно закончиться процесс №1,2,3 (пример) и тогда можно запускать процесс №12 (пример).

5. Эксклюзивный (VIP-параллелизм)

Используется когда все, или некоторая часть вычислений, могут быть использованы (могут быть выполнены) в произвольном порядке. То есть, когда каждый из процессов не зависит от результатов выполнения другого.

Есть просто очередь процессов

12345... Когда заканчивается процесс то просто начинается другой. (Живая очередь - три кассы ).

6. Смешанный

Смесь 1-2 или всех вмести взятый. Часто смешивают с эксклюзивны и папраллелизм с синхронизацией.

Особенности построения вычислительных систем

  1.  Конвейерные вычислительные системы  

Основной принцип построения заключается в том, что ускорение вычислений в них достигается за счет разделения всей работы на последовательность более мелких узкоспециализированных операций. То есть, это и есть принцип конвейера.

Примеры: Форматирование адреса команды, выборка из памяти, выполнения операции, запись результата. Все вот таки операции выполняются отдельно разными процессорами.

  1.  Матричные

Есть куча процессоров и все они работают в одном такте. Все они пользуются общей оперативной памятью. Плюс могут обмениваться данными между собой.

Включает в себя n (число) идентичных процессорных элементов, работающих под управлением одного управляющего устройства. Все процессоры могут быть соединены некоторыми каналами между собой, и имеют свойство передавать друг-другу данные без промежуточного обращения к памяти.

Недостатки: Достаточно сложная процедура поиска данных, достаточно сложная система коммутаторов и блокировок, которые не позволяют одновременно обращаться к одному участку памяти с нескольких процессоров. Необходимо наличие достаточно сложной операционной системы.

Широко начали использоваться с появлением Windows.

  1.  Мультипроцессорные вычислительные системы

В отличии от матричной системы, в мультипроцессорной системы каждый из процессоров имеет свое устройство управления.

Память может быть как общей, так и не общей! Процессоры между собой связанны но не прямыми связями, точно так же и системы их управления.

Здесь много потоков команд и много потоков с данными. Управляющие устройства могут влиять друг на друга. Все связи между управляющими устройствами и процессорами имеют программный характер. Если в предведущем случае это была чисто физическая связь (проводами), то здесь эта связь носить программный характер.

Задача: Решить систему уравнений по Гаусу методом распараллеливания. Найти оптимальные условия для расчета. Посчитать эффективность при распределении на 12, 8, 4 и 2 процесса.

–3x+2yz = –1

x + 4y – 3z = 1

5x – 2y + 3 = 3

Решение:

1

-0,6667

0,3333

0,3333

1

0

0

4

-4,6667

1

-3

3,3333

-0,7143

1

-0,6667

0,1429

1

0

0

0

0

-0,4

-0,2667

1

0

0

0,6

-0,2667

1

-1,714

1

0,5

0,5

0,6

-0,2667

1

-0,857

0,5

Корни уравнений: x=0,5; y=0,5; z=0,5

Об. кол. оп.

Процессы

max

Реальное

Эф. загр.

Kt

Всего

38

1

38

38

1

1

1

38

2

19

20

0,95

1,9

1,805

38

4

9,5

11

0,863636

3,454545

2,983471

38

8

4,75

8

0,59375

4,75

2,820313

38

12

3,166667

7

0,452381

5,428571

2,455782

Из графика видно, что оптимальными условиями будет выполнение решения системы уравнений при 4 процессах.

Выводы:

  1.  Нашли корни системы уравнений по Гауссу методом распараллеливания:  X=0,5; Y=0,5; Z=0,5.
  2.  Определили, что оптимальным будет использование 4 процессов для решения системы уравнений.


Міністерство освіти та науки України

Національний технічний університет України

«Київський політехнічний інститут»

Кафедра Фізики Металів

Лабораторна робота №1

з дисципліни: «Кластерні системи»

на тему: «Ефективність розпаралелювання обчислень»

Роботу виконав:

Авраменко О. В.

Роботу перевірив:

Конорев С.І.

Київ 2010


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

60676. Інфознайка. Урок-гра 3.88 MB
  Мета: Узагальнити та систематизувати знання отримані з інформатики на протязі року, перевірка загального рівня ерудиції. Активізація розумової діяльності учнів.
60684. Уроки интегрированного типа как пример развития креативности детей (английский язык + музыка) 44 KB
  Кроме того благодаря широкому распространению звуко и видеозаписи а также авангардному положению англоязычной музыкальной массовой культуры песни на английском языке наиболее популярны среди учащихся и являются объектом их особого интереса.