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

68893. Дочерние окна. Общие сведения 68 KB
  Все сообщения приложению фактически обрабатывались оконной процедурой этого самого единственного окна. Предположим что на окно положили какой-либо объект обладающий совокупностью функций и особенностей отображения внутри вашего окна. Они получили название Дочерние окна управления.
68894. Ресурсы. Способы хранения данных программы 78 KB
  Общие сведения о файле ресурсов В большинство программ для Windows включаются пользовательские значки которые Windows выводит на экран в левом верхнем углу строки заголовка окна приложения. Кроме этого Windows выводит на экран значок программы в списках программ меню...
68895. Ресурсы (меню) 82 KB
  Вы просто определяете структуру меню в вашем описании ресурсов и присваиваете каждому пункту меню уникальный идентификатор. Вы определяете имя меню в структуре класса окна. Когда пользователь выбирает пункт меню.
68896. Ресурсы (быстрые клавиши) 48 KB
  Чаще всего быстрые клавиши используются в программах для дублирования действий обычных опций меню. Однако быстрые клавиши могут выполнять и такие функции которых нет в меню. Например в некоторых программах для Windows имеется меню Edit которое включает в себя опцию Delete...
68897. Многозадачность и многопоточность 61 KB
  Многозадачность (multitasking) – это способность операционной системы выполнять несколько программ одновременно. В основе реализации этого принципа на персональных ЭВМ лежит использование операционной системой аппаратного таймера для выделения отрезков времени (time sliced) для каждого из одновременно выполняемых процессов.
68898. Многооконный интерфейс 121.5 KB
  Эти дочерние окна выглядят совершенно так же как обычные окна приложений. Меню главного окна приложения относится и к окнам документов. В каждый конкретный момент времени только одно окно документа активно об этом говорит выделенная подсветкой строка заголовка и находится над всеми остальными...
68899. Динамически подключаемые библиотеки 47 KB
  До сих пор мы использовали множество функций API для создания окон и оконных процедур, рисования, работы с клавиатурой и мышью, ввода-вывода. Все эти функции работали исправно и вы не задумывались над вопросом: где расположены эти функции и каким образом они подключаются к вашей программе.
68900. Представление графической информации 56.5 KB
  Битовый образ это цифровое представление изображения. Каждому пикселю точке изображения соответствует один или более бит битового образа которые определяют цвет пикселя. К достоинствам можно отнести хорошую передачу изображения именно они чаще всего используются для хранения фотографий...