77324

ЭФФЕКТИВНОСТЬ НИТЕЙ В СИСТЕМАХ С ОБЩЕЙ ПАМЯТЬЮ

Научная статья

Информатика, кибернетика и программирование

Бахтерев ИММ УрО РАН Екатеринбург Традиционно считается что в системах с общей памятью разбивать вычисление на параллельно выполняющиеся задачи эффективней при помощи нитей а не процессов. Когда же уточняют то говорят о контексте исполнения связанным с TLB Trnsltion Lookside Buffer специальный кэш ускоряющий трансляцию виртуальных адресов в физические который нужно сбрасывать и заполнять новыми значениями при переключении процессора на исполнение разных процессов и которой можно не изменять при переключении на исполнение нитей одного...

Русский

2015-02-02

29.5 KB

0 чел.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ НИТЕЙ В СИСТЕМАХ С ОБЩЕЙ ПАМЯТЬЮ

М.О. Бахтерев

ИММ УрО РАН

Екатеринбург

Традиционно считается, что в системах с общей памятью разбивать вычисление на параллельно выполняющиеся задачи эффективней при помощи нитей, а не процессов. Это обычно обосновывают тем, что переключения контекста исполнения процессора с процесса на процесс намного затратней, чем его переключение с нити на нить. Но говоря о таких затратах, редко уточняют, что именно представляет собой этот контекст исполнения. Когда же уточняют, то говорят о контексте исполнения, связанным с TLB (Translation Lookaside Buffer - специальный кэш, ускоряющий трансляцию виртуальных адресов в физические), который нужно сбрасывать и заполнять новыми значениями при переключении процессора на исполнение разных процессов, и которй можно не изменять при переключении на исполнение нитей одного процесса. Считают, что именно эти дополнительные операции с TLB делают нити более эффективными в сравнении с процессами. Однако в подобных рассуждениях не учтено следующее.

 1. Большинство архитектур процессоров с поддержкой виртуальной памяти позволяют хранить в TLB трансляции для разных процессов. Достигается это поддержкой сегментации или механизмов управления адресными пространствами. Такими были и процессоры SPARC, в операционной системе для которых (SunOS 4.x) впервые появился современный вариант нитей. Вероятнее всего, поддержка нитей была предложена компанией SUN действительно для решения проблемы с чрезмерно высокими накладными расходами переключения контекста исполнения процессора на новый процесс, но этот контекст был связан не с TLB, а с кэшами процессора, которые работали по виртуальным адресам. Но в современных процессорах такие кэши почти не встречаются.

2. Объём TLB ограничен. Поэтому обработка больших объёмов данных, которые обычно возникают в супервычислениях, требует и в случае нитей интенсивного обновления TLB в ходе расчёта.

3. Требуемое семантикой нитей общее адресное пространство «бесплатно» образуется только при выполнении нитей на одном процессоре (один TLB). Когда нити выполняются на множестве процессоров, то каждое действие с адресным пространством: выделение или освобождение памяти, расширение стека - требует согласованного управления TLB всех процессоров, задействованных в вычислении. А для этого управления необходимы выполнение критических секций и в некоторых случаях (например, освобождение памяти) прерывание работы нитей. Кроме этого, дополнительные накладные расходы могут быть связаны со сложностью структуры общего адресного пространства. Ведь, даже если программа не предполагает совместное использование некоторых областей этого пространства, их захват и освобождение должны быть согласованы между нитями. Каждый захват при этом усложняет структуру пространства и увеличивает время выполнения последующих операций с памятью.

Таким образом, с нитями и процессами связаны два типа накладных расходов. Со стороны процессов: большая интенсивность операций с TLB. Со стороны нитей: дополнительные сложности поддержки общего адресного пространства. Так как априори не ясно, при помощи какой математической модели можно определить, какой вид издержек менее затратен, мы сравнили эти накладные расходы экспериментально. Для этого были написаны многонитевая и многопроцессорная версии программ для 4-ёх вычислительных нагрузок: умножение матриц хранящихся как построчно, так и плиткой, управление памятью, расчёты с интенсивными обменами. Наши результаты показывают, что во многих случаях нити не только не являются более эффективным средством декомпозиции вычисления на задачи, но и существенно проигрывают в этой эффективности процессам.

Работа выполнена при поддержке программы Президиума РАН № 18 "Алгоритмы и математическое обеспечение для вычислительных систем  сверхвысокой производительности", а также проекта 12-П-1-1034 УрО РАН.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

21532. Общие принципы диагностики и лечения острых отравлений 203 KB
  Она складывается из трех основных направлений диагностических мероприятий: а клинической диагностики основанной на данных анамнеза результатах осмотра места происшествия и изучения клинической картины заболевания для выделения специфических симптомов отравления которое проводится врачом оказывающим больному медицинскую помощь на догоспитальном этапе или в стационаре; б лабораторной диагностики направленной на: Качественное и количественное определение идентификацию токсических веществ в биологических средах организма кровь моча...
21533. Анализ данных литературы по средствам и схемам неотложной терапии отравлений ФОС и веществами удушающего действия 72.5 KB
  Признаки поражения: небольшая одышка чувство стеснения в груди кашель головокружение тошнота общая слабость небольшое слюнотечение насморк не резко выраженная гиперемия слизистой оболочки зева и гортани; в легких возможны единичные сухие хрипы. В легких выслушивается значительное количество хрипов; при перкуссии обнаруживаются участки притупленнотимпанического звука. Развивается сравнительно благоприятно протекающий отек легких. Из осложнений могут быть: бронхопневмония плевропневмония тромбозы и эмфизема легких.
21534. КЛИНИКА, ДИАГНОСТИКА И ЛЕЧЕНИЕ ПОРАЖЕНИЙ ОТРАВЛЯЮЩИМИ ВЕЩЕСТВАМИ НЕРВНОПАРАЛИТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ 166 KB
  28 12 99 10:43:23 Copyright to Meditox Pty Ltd 19992000 ПОРАЖЕНИЯ ФОВ: клиника диагностика лечение Введение. Прежде всего необходимо подчеркнуть что фосфорорганические отравляющие вещества ФОВ являются табельными ОВ стоящими на вооружениии армий США и стран НАТО. Поэтому военные врачи должны быть готовы к оказанию медицинской помощи пораженным ФОВ. Кроме того в практике военного врача возможны случаи отравлений фосфорорганическими инсектицидами ФОИ которые существенно отличаясь от поражений ФОВ темпами развития отравления...
21535. ФОСГЕН 32 KB
  В скрытый период интоксикации введение 100200 мг преднизолона внутривенно каждые 4 ч 50 мл 5 раствора аскорбиновой кислоты внутривенно или 2 г внутрь 10 мл 10 раствора кальция хлорида внутривенно кровопускание 250300 мл. При развитии отека легких оксигенотерапия с ингаляцией паров 70˚ этилового спирта пеногаситель введение 100200 мг метилпреднизолона внутривенно каждые 46 ч 50 мл 2 раствора фуросемида лазикса внутривенно 10001500 ЕД гепарина внутривенно каждые 115 ч 2 мл раствора кордиамина внутримышечно....
21536. Активная детоксикационная терапия 111.5 KB
  Методы детоксикационной терапии . При выраженных клинических проявлениях отравления после проведения мероприятий по стабилизации состояния больного обычно в комплекс терапии включают методы искусственной детоксикации. Свидетельством этого является возрастающая роль энтеросороции и активированного угля в терапии начальных этапов отравления и в предотвращении гепатоэнтеральной циркуляции токсина. Стимуляция выведения яда и его метаболитов почками Значительное число токсических веществ и их метаболитов элиминируются из организма почками...
21537. АММИАК (НАШАТЫРНЫЙ СПИРТ) 35.5 KB
  Внутрь 12 таблетки кодеина по 0015 10 г аскорбиновой кислоты подкожно 10 мл 01 раствора атропина 10 мл 2 раствора промедола внутримышечно 20 мл 1 раствора димедрола 20 мл кордиамина. В случае попадания в глаза – обильное промывание не менее 15 мин проточной водой с последующим закапыванием 30 раствора сульфацилнатрия альбуцид натрия. Введение 24 мл 2 раствора фуросемида лазикса внутривенно; 100200 мг метилпреднизолона каждые 46 часов гидрокортизона 150250 мг или преднизолона 100150 мг внутривенно медленно...
21538. ДИАГНОСТИКА И ЛЕЧЕНИЕ ОСТРЫХ БЫТОВЫХ ОТРАВЛЕНИЙ И ОТРАВЛЕНИЙ НАИБОЛЕЕ ЧАСТО ВСТРЕЧАЮЩИХСЯ В ВОЙСКАХ 60.5 KB
  МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОГО ЗАНЯТИЯ по военнополевой терапии на тему: ДИАГНОСТИКА И ЛЕЧЕНИЕ ОСТРЫХ БЫТОВЫХ ОТРАВЛЕНИЙ И ОТРАВЛЕНИЙ НАИБОЛЕЕ ЧАСТО ВСТРЕЧАЮЩИХСЯ В ВОЙСКАХ со слушателями 1 факультета СанктПетербург 2001 г. Характерные особенности отравлений спиртами хлорированными углеводородами угарным газом некоторыми группами фармпрепаратов. Среди острых отравлений фармакологическими препаратами наиболее часто встречаются отравления снотворноседативными препаратами анальгетиками гипотензивными препаратами...
21539. ИНТЕНСИВНАЯ ТЕРАПИЯ ТЕРМИНАЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ 163.5 KB
  Тенденция к увеличению объема выброса в ответ на увеличение давления наполнения является важным адаптивным механизмом позволяющим приводить в соответствие сердечный выброс и венозный возврат. Обособленно от длины и диаметра сосудов вязкость крови является важной детерминантой постнагрузки. В таком состоянии миокард находится несколько дней что является стадией в полном восстановлении после преходящей дисфункции. ЦВД является важным диагностическим критерием инфаркта правого желудочка и более того форма его кривой помогает установить...
21540. КЛИНИКА, ДИАГНОСТИКА И ТЕРАПИЯ ПОРАЖЕНИЙ ОТРАВЛЯЮЩИМИ ВЕЩЕСТВАМИ УДУШАЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ 197 KB
  Классификация отравляющих веществ удушающего действия В настоящее время существует несколько подходов к классифицированию и рассмотрению механизмов токсического действия веществ способных при остром отравлении нарушать основную функцию легких – газообмен. Помимо названных существует большое количество химических соединений как природного происхождения так и синтетических которые нарушают функцию легких при энтеральном и парэнтеральном путях поступления. Объединяющим свойством пульмонотоксикантов вне зависимости от пути проникновения в...