Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
5
PAGE 5
МК
ОК
МнП
ОдП
МК
ОД
МД
ОД
Д
ОКОД/О
ОКМД/Л,О
МКОД/О
МКМД/Л
МКМД/Л,О
МКМД/О
Микро-ЭВМ
Мат-рич-ные сис-темы
Кон-вейер-ные сис-темы
Сис-темы типа "Веду-щий - Ведо-мый"
"Ис-тин-ные" сис-темы
Сис-темы со связью через "почтовый ящик"
УУ
ЦП
АЛУ
Оперативная
память
Общая память
команд
ЦУУ ВС
ПЭ1
ПЭ2
ПЭn
Разделяемая оперативная память данных и результатов
Разделяемая оперативная память данных и результатов
ПЭn
ПЭ2
ПЭ1
ЦУУ ВС
Общая память
команд
Разделяемая оперативная память данных и результатов
ПЭn
ПЭ2
ПЭ1
ЦУУ ВС
Общая память
команд
ПК
ПД1
ПД2
ПДn
ПК1
ПК2
ПКn
ПД
ПД
. . . . . . . . . . . .
ТЕМА 3.
Системы параллельной обработки данных. Классификация.
Параллельные ВС - системы, которые обладают 2-мя или более процессорами, АЛУ и т.п., или возможностью распараллеливания на уровне устройств управления.
Цели создания параллельных ВС :
Надежность - свойство объекта сохранять во времени способность выполнять требуемые функции в заданных условиях эксплуатации и технического обслуживания.
Живучесть - возможность выполнения основных функций (но не всех в полном объёме) при выходе из строя блоков или устройств системы. Деградация.
Производительность - характеристика мощности системы, определяющая количество вычислительной работы, выполняемой в единицу времени. Мерой производительности является быстродействие - число операций, выполняемых ЭВМ и устройствами в секунду.
Параллелизм иногда рассматривают как редкую и экзотическую область ВТ, интересную, но не имеющую практической области применения и не используемую обычными программистами. Однако изучение тенденций развития современных программных приложений, архитектуры ЭМ и вычислительных сетей показывает, что Параллелизм является в настоящее время вездесущим, а параллельное программирование становится основным для разработчиков ПО для современных вычислительных средств.
Классификация систем параллельной обработки (по М.Дж. Флинну).
Процесс решения задачи можно представить как воздействие определённой последовательности команд программы (потока команд) на соответствующую последовательность данных (поток данных), вызываемый этой последовательностью команд. Тогда разные способы организации параллельной обработки информации можно представить как способы организации воздействия одного или нескольких потоков команд на один или несколько потоков данных.
Под множественным потоком команд или данных будем понимать наличие в системе нескольких последовательностей команд, находящихся в стадии реализации, или нескольких последовательностей данных, обрабатываемых командами.
Если несколько модифицировать классификацию Флинна, выделив в ней 4 уровня, то получим следующую стройную систему:
1-й уровень - по числу одновременно выполняемых программ. Чем меньше программ, тем ниже живучесть.
2-й уровень - деление по типу потока команд - одиночный или множественный.
3-й уровень - по типу потока данных между процессором и ОП. В дальнейшем мы наиболее полно будем рассматривать системы, различаемые именно на этом уровне (собственно классификация Флинна). Русским аббревиатурам ОКОД, ОКМД, МКОД, МКМД соответствуют английские SISD, SIMD, MISD, MIMD (single/multiple instruction/data).
4-й уровень - деление по способу организации связи процессора с ОП. Есть три основных типа:
Каждому из четырёх рассмотренных классов присущи свои способы организации параллельной обработки информации.
В общем виде архитектуры систем 3-го уровня классификации выглядят следующим образом:
ОКОД (SISD)
Такая структура наиболее характерна для однопроцессорных машин.
ОКМД (SIMD)
Часто называют матричными или векторными системами. Для них характерно выполнение одной и той же команды.
Обрабатывается одна программа, система может содержать до тысячи идентичных процессоров, управляемых от одного устройства управления.
Анализируя систему по живучести и надёжности можно увидеть, что отказ ЦУУ приводит к отказу всей системы. В зависимости от структуры и способов реконфигурации система может быть устойчивой к отказу одного или нескольких процессоров (надёжность), а при выходе из строя большего количества снижать свои параметры (живучесть).
МКОД (MISD)
Часто называют конвейерными системами или системами с магистральной обработкой информации.
Такая система позволяет с помощью множества потоков команд обрабатывать один поток данных одной программы. Каждый процессор содержит оперативную память программ и выполняет различные команды одной программы. Отказ любого из процессоров может привести к отказу системы (если нет резервирования или не заложена реконфигурация) или её деградации.
МКМД (МIMD) - системы.
Существует два основных способа построения таких систем:
Такая схема даёт возможность с помощью множества потоков команд одновременно обрабатывать множество потоков данных нескольких программ. Такая идея получила наибольшее распространение как в параллельных системах, так и в сетях. В таких структурах легче всего (аппаратно и программно) обеспечить высокую надёжность и живучесть.