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

27269. Предмет і функції політичної економії. Роль теоретичної і економічної науки у формуванні сучасного економічного мислення 20.56 KB
  Роль теоретичної і економічної науки у формуванні сучасного економічного мислення. Мислення це психологічний процес із відкриттям нового знання вирішення проблеми на основі переробки отриманої інформації. Мислення є найбільш загальною і опосередкованою формою психологічного відображення що встановлює звязок між пізнаваними обєктами. Економічне мислення складова мислення людини взагалі.
27270. Головні методологічні підходи до вивчення економічних явищ і процесів. Загальнонаукові та специфічні методи досліджень економічної дійсності 25.05 KB
  Як метод науки воно означає сукупність або систему прийомів та операцій які застосовуються економістами для збору систематизації та аналізу економічних фактів явищ і процесів. Під індукцією розуміємо виведення принципів законів э аналізу фактів. Метод індукції означає хід думок від аналізу фактів до теорії від часткового до загального. Важливим засобом пізнання економічних процесів і явищ є використання методів аналізу і синтезу.
27271. Закони, принципи і категорії політичної економіки. Етапи пізнання економічної діяльності. Позитивна і нормативна економіка 18.25 KB
  Кожна наука у процесі пізнання об'єктивної реальності займається систематизацією фактів подій процесів щоб виявити певні причини і наслідкові зв'язки між ними та відкрити і сформулювати економічні категорії закони і принципи. Економічні закони відображають внутрішні найсуттєвіші стабільні такі що постійно повторюються причиннонаслідкові взаємозв'язки і взаємозалежності між економічними процесами і явищами. Вони як і закони природи мають об'єктивний характер і виражають причиннопослідовний зв'язок між компонентами явища що...
27272. Процес праці та його основні елементи.Виробництво і праця.Суспільний характер виробництва 19.77 KB
  Процес праці та його основні елементи. Завдяки праці накопичено потенціал продуктивних сил суспільні багатства сформовано сучасну цивілізацію. Прогрес людства неможливий без праці. Отже технічний прояв праці у виробництві відображає її зміст під яким розуміється сукупність трудових функцій працівників.
27273. Економічні ресурси та їх класифікація.Фактори виробництва 17.54 KB
  Обмеженість ресурсів. У певній країні або у масштабі планети обсяги економічних ресурсів природно обмежені.Про обмеженість людських ресурсів у межах планети говорити недоцільно оскільки у світі налічується до 800 млн. Отже обмеженість людських ресурсів і засобів виробництва зумовлена сутністю природою економічної системи.
27274. Економічна система, її структурні елементи та цілі. Типи і еволюція економічних систем 25.31 KB
  їх зміст виявляється у взаємодії людини і природи яка здійснюється у процесі праці виробництва матеріальних і нематеріальних або економічних благ. У такій взаємодії суб'єктом є трудовий колектив сукупний працівник людство а об'єктом природа. Продуктивні сили фактори які забезпечують перетворення речовини природи відповідно до потреб людей створюють матеріальні й духовні блага визначають зростання продуктивності суспільної праці завдяки своєму рівню та характеру порізному впливають на еволюцію певних типів форм власності. Вона...
27275. Власність та її місце в економічній системі. Система відносин власності 88.24 KB
  Система відносин власності. Місце власності в економічній системі Спочатку власність розглядалась як відношення людини до речі тобто як фізична наявність цієї речі у людини і можливість її використання. Це стосується і власності. Інакше кажучи соціальноекономічна сутність власності розкривається і реалізується не в системі зв'язків людина річ а в площині взаємодії людина людина з приводу привласнення об'єктів власності.
27276. акон рідкості та основні проблеми економіки.проблеми раціонального вибору і межі виробничих можливостей суспільства 20.1 KB
  Обмеженість виробничих ресурсів є однією з важливих передумов розвитку і формування ринку. Об'єктивною її основою є дія закону рідкості знання якого дає можливість зрозуміти необхідність подолання суперечностей між зростанням потреб і обмеженістю виробничих ресурсів. Причиною існування закону рідкості є суперечності між безмежними потребами виробничих ресурсів. Зростання людських потреб весь час наштовхується на обмеженість економічних ресурсів.
27277. Форми організації суспільного виробництва. Натуральне господарство. Товарне виробництво 50.9 KB
  Форми організації суспільного виробництва. Форма суспільного виробництва це певний спосіб організації господарської діяльності. Людство пройшло довгий історичний шлях розвитку і знало дві основні форми організації суспільного виробництва: натуральну і товарну. Історично першою формою суспільного виробництва було натуральне господарство рис.