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

54142. Загальна схема дослідження функції та побудова її графіка 624 KB
  Узагальнити та систематизувати знання студентів з теми Дослідження функції і побудова її графіка за допомогою похідної. Знайдемо стаціонарні точки функції. За допомогою другої похідної знаходимо напрямки опуклості і точки перегину графіка функції: критична точка другого роду.
54143. Додавання і віднімання десяткових дробів 44.5 KB
  Перевіримо чи всі документи готові для експедиції перевірка готовності робочих місць наявність домашнього завдання. Підготовка до експедиції. При виконанні завдань експедиції необхідно вміння перевіряти себе. До експедиції готові то ж у путь ІІІ.
54144. Степень с отрицательным целым показателем 295.5 KB
  Но дай срок обдумать ответ. Повелитель был ответ приказание твое исполняется. Повелитель ответили ему математики твои трудятся без устали и надеются еще до рассвета закончить подсчет. Ради этого я и осмелился явиться перед тобой в столь ранний' час ответил старик.
54145. Формирование самообразовательной компетентности учащихся 9-ых классов способами математики 260.5 KB
  Вы будете знать: историю развития понятия функции разные способы преобразования графиков функций новые методы решения систем уравнений и неравенств второй степени и высших степеней; уметь: исследовать и строить графики квадратичных функций которые содержат переменную под знаком модуля решать неравенства и уравнения с параметрами проводить сравнительный анализ разных методов решения обобщать и систематизировать полученную информацию писать рефераты выбирать и работать с дополнительной литературой. Головне видво1989 елевая установка...
54146. Диференційований підхід при вивченні дисципліни «Вища математика» 55.5 KB
  Він направлений на те щоб навчити студентів розуміти загальні завдання навчання організовано працювати допомагаючи один одному формувати відчуття честі колективу і здатність відстоювати її. Принцип диференційованого індивідуального підходу до студентів обумовлений особливостями індивідуального розвитку типів вищої нервової діяльності а також прагненням найкращим чином розвивати в процесі навчання творчі сипи і здібності студентів. За малої кількості навчальних годин орієнтація на максимум засвоєння навчального матеріалу практично...
54147. ВІДПОЧИНОК ПОРУЧ З МАТЕМАТИКОЮ 77 KB
  У теплий червневий вечір мешканці вулиці Абхазька міста Дніпропетровська стали свідками незвичайного. З рюкзаками та чемоданами у гуртожиток Дніпропетровського обласного ліцею-інтернату фізико-математичного профілю стали збиратися юнаки та дівчата. Це дійсно було дивним, бо давно вже канікули.
54148. Сценарій проведення гри-конкурс «Математичне асорті» 89.5 KB
  Мета: Розвивати та поглиблювати інтерес учнів до математики, виховувати згуртованість, повагу до товаришів та їхньої думки. Сприяти формуванню та розвитку інтелектуальних здібностей.
54149. ФОРМУВАННЯ ПІЗНАВАЬНОГО ІНТЕРЕСУ ТА ПІЗНАВАЛЬНОЇ АКТИВНОТІ УЧНІВ ПОЧАТКОВИХ КЛАСІВ НА УРОКАХ МАТЕМАТИКИ ТА ЧИТАННЯ 505 KB
  Мета сучасної української школи – створити максимально сприятливі умови для розвитку індивідуальності, для формування творчих здібностей кожного учня. У кожної дитини є індивідуальні особливості памяті, уваги, мислення. Активізуючи їх, я визначаю пізнавальні можливості і стимулюю пізнавальний інтерес.
54150. Анализ кредиторской задолженности 211 KB
  Эффективное управление кредиторской задолженностью предприятия на сегодняшний день является одной из первоочередных и актуальных задач для решения которых требуется провести исследования в этой области.