Главная » Просмотр файлов » Тема 1_2010 Классификации архитектур ВС

Тема 1_2010 Классификации архитектур ВС (542590), страница 2

Файл №542590 Тема 1_2010 Классификации архитектур ВС (Лекции (ещё одни)) 2 страницаТема 1_2010 Классификации архитектур ВС (542590) страница 22015-08-16СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

В таком случае в этоткласс попадут и такие системы, как CRAY-1, CYBER 205, машины семействаFACOM VP и многие другие.Бесспорными представителями класса SIMD считаются матрицыпроцессоров: ILLIAC IV, ICL DAP, Goodyear Aerospace MPP, ConnectionMachine 1 и т.п. В таких системах единое управляющее устройствоконтролирует множество процессорных элементов. Каждый процессорныйэлемент получает от устройства управления в каждый фиксированныймомент времени одинаковую команду и выполняет ее над своимилокальными данными. Для классических процессорных матриц никакихвопросов не возникает, однако в этот же класс можно включить и векторноконвейерные машины, например, CRAY-1.

В этом случае каждый элементвектора надо рассматривать как отдельный элемент потока данных.Класс MIMD чрезвычайно широк, поскольку включает в себявсевозможные мультипроцессорные системы: Cm*, C.mmp, CRAY Y-MP,Denelcor HEP,BBN Butterfly, Intel Paragon, CRAY T3D и многие другие.Интересно то, что если конвейерную обработку рассматривать каквыполнение множества команд (операций ступеней конвейера) не надодиночным векторным потоком данных, а над множественным скалярнымпотоком, то все рассмотренные выше векторно-конвейерные компьютерыможно расположить и в данном классе.Предложенная схема классификации вплоть до настоящего времениявляется самой применяемой при начальной характеристике того или5иного компьютера. Если говорится, что компьютер принадлежит классуSIMD или MIMD, то сразу становится понятным базовый принцип егоработы, и в некоторых случаях этого бывает достаточно.Однако видны и явные недостатки.

В частности, некоторыезаслуживающие внимания архитектуры, например dataflow и векторноконвейерные машины, четко не вписываются в данную классификацию.Другой недостаток - это чрезмерная заполненность класса MIMD.Необходимо средство, более избирательно систематизирующее архитектуры,которые по Флинну попадают в один класс, но совершенно различны почислу процессоров, природе и топологии связи между ними, по способуорганизации памяти и, конечно же, по технологии программирования.Наличие “пустого” класса (MISD) на момент формирования классификацииоказалось чрезвычайно полезным для разработки принципиально новыхконцепций в теории и практике построения вычислительных систем, аименно многоядерных процессоров, которые появились уже в начале 21 века.Дополнения Ванга и Бриггса к классификации ФлиннаОставляя четыре ранее введенных базовых класса (SISD, SIMD, MISD,MIMD), авторы внесли следующие изменения.Класс SISD разбивается на два подкласса:••архитектуры с единственным функциональным устройством,например, PDP-11;архитектуры, имеющие в своем составе несколько функциональныхустройств - CDC 6600, CRAY-1, FPS AP-120B, CDC Cyber 205, FACOMVP-200.В класс SIMD также вводится два подкласса:••архитектуры с пословно-последовательной обработкой информации ILLIAC IV, PEPE, BSP;архитектуры с разрядно-последовательной обработкой - STARAN, ICLDAP.В классе MIMD авторы различают•вычислительные системы со слабой связью между процессорами, ккоторым они относят все системы с распределенной памятью,например, Cosmic Cube,6•и вычислительные системы с сильной связью (системы с общейпамятью), куда попадают такие компьютеры, как C.mmp, BBNButterfly, CRAY Y-MP, Denelcor HEP.7Основные классы современных параллельныхкомпьютеровКлассифицируя современные компьютеры, которые практически всеотносятся к классу MIMD будем основываться на анализе используемых всистемах способах организации оперативной памяти.

На рис.1 приведенаклассификация класса MIMD, которая фактически повторяет классификациюР.Хокни, но в более современном изложении.Данный поход позволяет различать два важных типа многопроцессорныхсистем - multiprocessors (мультипроцессоры или системы с общейразделяемой памятью) и multicomputers (мультикомпьютеры или системы сраспределенной памятью).Рис. 1. Структура класса современных вычислительных системДля мультипроцессоров учитывается способ построения общей памяти.Возможный подход - использование единой (централизованной) общейпамяти. Такой подход обеспечивает однородный доступ к памяти (uniformmemory access or UMA) и служит основой для построения векторныхсуперкомпьютеров (parallel vector processor, PVP) и симметричныхмультипроцессоров (symmetric multiprocessor or SMP).

Среди примеровпервой группы суперкомпьютер Cray T90, ко второй группе относятся IBMeServer p690, Sun Fire E15K, HP Superdome, SGI Origin 300 и др.Общий доступ к данным может быть обеспечен и при физическираспределенной памяти (при этом, естественно, длительность доступа уже небудет одинаковой для всех элементов памяти). Такой подход именуется какнеоднородный доступ к памяти (non-uniform memory access or NUMA).Среди систем с таким типом памяти выделяют:Системы, в которых для представления данных используетсятолько локальная кэш память имеющихся процессоров (cache-onlymemory architecture or COMA); примерами таких систем являются,например, KSR-1 и DDM;•8Системы,вкоторыхобеспечиваетсяоднозначность(когерентность) локальных кэш памяти разных процессоров (cachecoherent NUMA or CC-NUMA); среди систем данного типа SGIOrigin2000, Sun HPC 10000, IBM/Sequent NUMA-Q 2000;•Системы, в которых обеспечивается общий доступ к локальнойпамяти разных процессоров без поддержки на аппаратном уровнекогерентности кэша (non-cache coherent NUMA or NCC-NUMA); кданному типу относится, например, система Cray T3E.•Мультикомпьютеры (системы с распределенной памятью) уже необеспечивают общий доступ ко всей имеющейся в системах памяти (noremote memory access or NORMA).

Данный подход используется припостроении двух важных типов многопроцессорных вычислительных систем- массивно-параллельных систем (massively parallel processor or MPP) икластеров (clusters). Среди представителей первого типа систем - IBMRS/6000 SP2, Intel PARAGON/ASCI Red, транспьютерные системы Parsytec идр.; примерами кластеров являются, например, системы AC3 Velocity иNCSA/NT Supercluster.Следует отметить чрезвычайно быстрое развитие кластерного типамногопроцессорных вычислительных системКак уже отмечалось, основным параметром классификациипараллельных компьютеров является наличие общей (SMP) илираспределенной памяти (MPP).

Нечто среднее между SMP и MPPпредставляют собой NUMA-архитектуры, где память физическираспределена, но логически общедоступна. Кластерные системы являютсяболее дешевым вариантом MPP. При поддержке команд обработкивекторных данных говорят о векторно-конвейерных процессорах, которые, всвою очередь могут объединяться в PVP-системы с использованием общейили распределенной памяти.Все большую популярность приобретают идеи комбинированияразличных архитектур в одной системе и построения неоднородных систем.При организациях распределенных вычислений в глобальных сетях(Интернет) говорят о мета-компьютерах, которые, строго говоря, непредставляют собой параллельных архитектур.Кратко рассмотрим базовые характеристики определенных вышеклассов современных архитектур.

(Более подробно см. презентации докладовпо соответствующим темам)Базовые характеристики основных классов современныхкомпьютеровМассивно-параллельные системы (MPP)9Архитектура: Система состоит из однородных вычислительных узлов,включающих:• один или несколько центральных процессоров (обычно RISC),• локальную память (прямой доступ к памяти других узлов невозможен),• коммуникационный процессор или сетевой адаптер• иногда - жесткие диски (как в SP) и/или другие устройства В/ВК системе могут быть добавлены специальные узлы ввода-вывода иуправляющие узлы. Узлы связаны через некоторую коммуникационнуюсреду (высокоскоростная сеть, коммутатор и т.п.)Примеры: IBM RS/6000 SP2, Intel PARAGON/ASCI Red, SGI/CRAYT3E, Hitachi SR8000, транспьютерные системы Parsytec и др.Масштабируемость: Общее число процессоров в реальных системахдостигает нескольких тысяч (ASCI Red, Blue Mountain).Операционная система: Существуют два основных варианта:1.

Полноценная ОС работает только на управляющей машине (front-end), накаждом узле работает сильно урезанный вариант ОС, обеспечивающиетолько работу расположенной в нем ветви параллельного приложения.Пример: Cray T3E.2. На каждом узле работает полноценная UNIX-подобная ОС (вариант,близкий к кластерному подходу).

Пример: IBM RS/6000 SP + ОС AIX,устанавливаемая отдельно на каждом узле.Модель программирования: Программирование в рамках моделипередачи сообщений ( MPI, PVM, BSPlib)Распределенность памяти означает, что каждый процессор имеетнепосредственный доступ только к своей локальной памяти, а доступ кданным, расположенным в памяти других процессоров, выполняетсядругими способами.Чтобы переслать информацию от процессора к процессору, необходиммеханизм передачи сообщений по сети, связывающей вычислительные узлы.Дляабстрагированияотподробностейфункционированиякоммуникационной аппаратуры и программирования на высоком уровне,используются библиотеки передачи сообщений.

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
274,83 Kb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Список файлов лекций

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6510
Авторов
на СтудИзбе
302
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее