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

29535. ФНП (производная сложной функции, условные экстремумы, касательная плоскость и нормаль, выпуклость) 418.5 KB
  Достаточное условие условного экстремума. Пусть - точка возможного условного экстремума функции , т.е. в этой точке выполнены необходимые условия условного экстремума. Тогда, если при всевозможных наборах значений , удовлетворяющих соотношениям () и не равных одновременно нулю:
29536. Векторный анализ. Теория поля 102.5 KB
  Векторные функции действительной переменной. Если каждому значению действительной переменной поставлен в соответствие вектор то говорят что на множестве задана векторфункция действительной переменной . Задание векторфункции равносильно заданию трёх числовых функций координат вектора : или кратко .
29537. Функция. Основные понятия. Графики элементарных функций 439 KB
  Графики элементарных функций.12 найти область определения функций: 4.21 выяснить какие из указанных функций четные какие нечетные.30 выяснить какие из функций являются периодическими и определить их наименьший период Т: 4.
29539. Непрерывность функции. Точки разрыва. Свойства функций непрерывных на отрезке 274.5 KB
  Точки разрыва. Если в точке то называется точкой разрыва функции . При этом различают следующие случаи: 1 Если то называется точкой устранимого разрыва функции . 2 Если в точке функция имеет конечные односторонние пределы и но они не равны друг другу то называется точкой разрыва 1ого рода.
29540. Простейшие правила нахождения производной. Нахождение производной сложной функции 456.5 KB
  Производной 1ого порядка функции в точке называется конечный предел . Функция имеющая производную в данной точке называется дифференцируемой в этой точке. Если функция дифференцируема в точке а функция дифференцируема в точке то сложная функция дифференцируема в точке и имеет производную: или кратко .
29541. Логарифмическая производная. Дифференцирование функций, заданных неявно и параметрически. Производные высших порядков 374.5 KB
  Логарифмической производной функции называется производная от логарифма этой функции т. Применение предварительного логарифмирования функции приводит к следующему часто более простому способу вычисления её производной: . Например для степеннопоказательной функции где дифференцируемые функции: . Если дифференцируемая функция задана неявно уравнением то производная этой неявной функции может быть найдена из уравнения линейного относительно где рассматривается как сложная функция переменной .
29542. ПРОФЕСІЙНА ЕТИКА ТА ЕСТЕТИКА 431.18 KB
  Знання естетики впливає на розвиток людини розкриває принципи пізнання естетичних обєктів. Вона вивчає мораль загалом як особливу сферу життєдіяльності людини аналізує природу структуру та соціальну роль моралі досліджує її походження й історичний розвиток теоретично обґрунтовує певну систему моральних поглядів і норм. Вона розглядає закономірності морального життя особистості та суспільства шляхи й засоби вдосконалення стосунків між людьми способи запобігання руйнації моральних взаємин моральну культуру особистості що проявляється в...
29543. ФІНАНСИ ПІДПРИЄМСТВ. Конспект лекцій 315.5 KB
  Фінанси підприємства економічні відносини які повязані з кругообігом засобів створенням розподілом і використанням фондів грошових коштів. Децентралізовані фонди грошових коштів які використовуються в процесі фінансової діяльності представляють собою фінансові ресурси виробничих обєднань підприємства і галузей народного господарювання а також населення. За браком власних оборотних коштів для поточного інвестування необхідно визначити потребу в позичкових коштах. Безпосереднім завдання управління фінансами підприємств є забезпечення...