¡ 6. ÃÊÓÃÄÑÕÅÃÐÈÐÃÈ ÎÈÍÕÓÑÐÐÑÔÝÇÝÓÉÃÐËÈÊÃÔ...
TRANSCRIPT
![Page 1: ¡ 6. ÃÊÓÃÄÑÕÅÃÐÈÐÃÈ ÎÈÍÕÓÑÐÐÑÔÝÇÝÓÉÃÐËÈÊÃÔ …archive.uktc-bg.com/KA/RAZDEL-2_PARALELNI-KA-1_05-14.pdfМЕХАНИЗЪМ ЗА УПРАВЛЕНИЕ](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042612/5f5163874acac9415255a759/html5/thumbnails/1.jpg)
ОПЕРАТИВНА ПРОГРАМА
„РАЗВИТИЕ НА ЧОВЕШКИТЕ РЕСУРСИ” 2007-2013
МИНИСТЕРСТВО НА ОБРАЗОВАНИЕТО И НАУКАТА Схема BG051PO001-4.3.05 „Развитие на професионалното образование и обучение в сътрудничество с работодателите”
Инвестира във вашето бъдеще!
Договор: BG051PO001-4.3.05 – 0022 Име на проект: „Образователни паркове за развитие на професионално знание и компетенции в областта на компютърните технологии и системи в колаборация с IT сектора“ Бенефициент: Професионална гимназия по компютърни технологии и системи – гр. Правец
ДЕЙНОСТ 6. Разработване на електронно съдържание за специализираните професионални курсове, заложени за професионално обучение в 4 образователни парка
Тема:
Паралелни Компютърни
Архитектури
Изготвил:
Маг. инж. Ивайло Иванов
![Page 2: ¡ 6. ÃÊÓÃÄÑÕÅÃÐÈÐÃÈ ÎÈÍÕÓÑÐÐÑÔÝÇÝÓÉÃÐËÈÊÃÔ …archive.uktc-bg.com/KA/RAZDEL-2_PARALELNI-KA-1_05-14.pdfМЕХАНИЗЪМ ЗА УПРАВЛЕНИЕ](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042612/5f5163874acac9415255a759/html5/thumbnails/2.jpg)
ОСНОВНИ НАПРАВЛЕНИЯ
Еволюционни паралелни архитектури -
базирани на фон Ноймановата архитектура
Радикални паралелни архитектури –
драстично се различават от фон Ноймановата
архитектура по фундаменталните механизми
за управление и данни
![Page 3: ¡ 6. ÃÊÓÃÄÑÕÅÃÐÈÐÃÈ ÎÈÍÕÓÑÐÐÑÔÝÇÝÓÉÃÐËÈÊÃÔ …archive.uktc-bg.com/KA/RAZDEL-2_PARALELNI-KA-1_05-14.pdfМЕХАНИЗЪМ ЗА УПРАВЛЕНИЕ](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042612/5f5163874acac9415255a759/html5/thumbnails/3.jpg)
МЕХАНИЗЪМ ЗА УПРАВЛЕНИЕ
От инструкции – фон Нойманова архитектура
(instruction-driven) – програмата е управляващ
инструкционен поток (instruction flow)
Атрибути – програмен брояч, оператор за
присвояване, и управляващата променлива на
цикъла, формират т.нар. “усмирителна ризница”
на фон Нойман т.к. задължително сериализират
изпълнението дори на потенциално паралелни
участъци на кода.
![Page 4: ¡ 6. ÃÊÓÃÄÑÕÅÃÐÈÐÃÈ ÎÈÍÕÓÑÐÐÑÔÝÇÝÓÉÃÐËÈÊÃÔ …archive.uktc-bg.com/KA/RAZDEL-2_PARALELNI-KA-1_05-14.pdfМЕХАНИЗЪМ ЗА УПРАВЛЕНИЕ](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042612/5f5163874acac9415255a759/html5/thumbnails/4.jpg)
DATA FLOW ARCHITECTURES
Управление от данни – фон Нойманова архитектура (data-driven) – програмата се управлява от потока данни (data flow architectures).
Атрибути – липсват програмен брояч, оператор за присвояване, както и управляващата променлива на цикъла.
Програмата се представя като насочен граф, възлите на който представят операциите, а дъгите – операндите.
![Page 5: ¡ 6. ÃÊÓÃÄÑÕÅÃÐÈÐÃÈ ÎÈÍÕÓÑÐÐÑÔÝÇÝÓÉÃÐËÈÊÃÔ …archive.uktc-bg.com/KA/RAZDEL-2_PARALELNI-KA-1_05-14.pdfМЕХАНИЗЪМ ЗА УПРАВЛЕНИЕ](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042612/5f5163874acac9415255a759/html5/thumbnails/5.jpg)
DATA FLOW ARCHITECTURES
Основен принцип – дадена операция се изпълнява (fired), когато са готови нейните операнди.
Няма ограничения за паралелно изпълняваните операции.
Архитектурната концепция е предложена от Джак Денис MIT (Технологичен Институт на Мазачусетс).
Статични и динамични data flow архитектури.
![Page 6: ¡ 6. ÃÊÓÃÄÑÕÅÃÐÈÐÃÈ ÎÈÍÕÓÑÐÐÑÔÝÇÝÓÉÃÐËÈÊÃÔ …archive.uktc-bg.com/KA/RAZDEL-2_PARALELNI-KA-1_05-14.pdfМЕХАНИЗЪМ ЗА УПРАВЛЕНИЕ](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042612/5f5163874acac9415255a759/html5/thumbnails/6.jpg)
РЕДУКЦИОННИ АРХИТЕКТУРИ
Базират се на функционалните езици за
програмиране, в които основната структурна
единица е функция от висок ред.
Функция от висок ред – аргументите на
функцията са също функции.
Програмата се представя под формата на
стринг – функция от висок ред.
![Page 7: ¡ 6. ÃÊÓÃÄÑÕÅÃÐÈÐÃÈ ÎÈÍÕÓÑÐÐÑÔÝÇÝÓÉÃÐËÈÊÃÔ …archive.uktc-bg.com/KA/RAZDEL-2_PARALELNI-KA-1_05-14.pdfМЕХАНИЗЪМ ЗА УПРАВЛЕНИЕ](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042612/5f5163874acac9415255a759/html5/thumbnails/7.jpg)
ПРИНЦИП НА “МЪРЗЕЛИВИТЕ”
ИЗЧИСЛЕНИЯ
Lazy evaluation.
Demand- driven – механизъм за управление от
заявки.
Една функция се активира за изпълнение,
само когато нейният резултат се използва като
аргумент на друга активирана функция
![Page 8: ¡ 6. ÃÊÓÃÄÑÕÅÃÐÈÐÃÈ ÎÈÍÕÓÑÐÐÑÔÝÇÝÓÉÃÐËÈÊÃÔ …archive.uktc-bg.com/KA/RAZDEL-2_PARALELNI-KA-1_05-14.pdfМЕХАНИЗЪМ ЗА УПРАВЛЕНИЕ](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042612/5f5163874acac9415255a759/html5/thumbnails/8.jpg)
КЛАСИФИКАЦИЯ НА КОМПЮТЪРНИТЕ
АРХИТЕКТУРИ НА МАЙКЪЛ ФЛИН
Michael J. Flynn (IBM, Университет на
Станфорд).
1992 Eckert-Mauchly Award Recipient
Предлага най-обща класификация на
еволюционните паралелни архитектури на
основата на инструкционните потоци и
потоците данни
Класификация - 4 архитек.рни класа
![Page 9: ¡ 6. ÃÊÓÃÄÑÕÅÃÐÈÐÃÈ ÎÈÍÕÓÑÐÐÑÔÝÇÝÓÉÃÐËÈÊÃÔ …archive.uktc-bg.com/KA/RAZDEL-2_PARALELNI-KA-1_05-14.pdfМЕХАНИЗЪМ ЗА УПРАВЛЕНИЕ](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042612/5f5163874acac9415255a759/html5/thumbnails/9.jpg)
КЛАСИФИКАЦИЯ НА ФЛИН
Архитектурен клас SISD (Single Instruction
Flow Single Data Flow) – единичен поток
инструкции, единичен поток данни – фон
Нойманова архитектура.
Архитектурен клас MISD (Multiple Instruction
Flows Single Data Flow) – единичен поток
инструкции, множествени потоци данни –
спорен клас
![Page 10: ¡ 6. ÃÊÓÃÄÑÕÅÃÐÈÐÃÈ ÎÈÍÕÓÑÐÐÑÔÝÇÝÓÉÃÐËÈÊÃÔ …archive.uktc-bg.com/KA/RAZDEL-2_PARALELNI-KA-1_05-14.pdfМЕХАНИЗЪМ ЗА УПРАВЛЕНИЕ](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042612/5f5163874acac9415255a759/html5/thumbnails/10.jpg)
КЛАСИФИКАЦИЯ НА ФЛИН
Архитектурен клас SIMD (Single Instruction
Flow Multiple Data Flows) – единичен поток
инструкции, множествени потоци данни –
векторни процесори.
Архитектурен клас MIMD (Multiple Instruction
Flows Multiple Data Flows) – множествени
потоци инструкции, множествени потоци
данни – мултипроцесори (с обща памет) и
мултикомпютри (без обща памет).
![Page 11: ¡ 6. ÃÊÓÃÄÑÕÅÃÐÈÐÃÈ ÎÈÍÕÓÑÐÐÑÔÝÇÝÓÉÃÐËÈÊÃÔ …archive.uktc-bg.com/KA/RAZDEL-2_PARALELNI-KA-1_05-14.pdfМЕХАНИЗЪМ ЗА УПРАВЛЕНИЕ](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042612/5f5163874acac9415255a759/html5/thumbnails/11.jpg)
СКАЛИРУЕМИ ПАРАЛЕЛНИ АРХИТЕКТУРИ
(SCALABLE PARALLEL ARCHITECTURES)
ИЗМЕРЕНИЯ НА СКАЛИРАНЕТО
(МАЩАБИРАНЕТО):
Мащабиране на ресурсите: (модулно увеличаване
на ресурсите на паралелния компютър) - увеличаване
на размера на машината т.е. увеличаване на броя на
процесорите, капацитета на паметите, кешовете,
дисковете, усъвършенстването на програмното
осигуряване и т.н.
![Page 12: ¡ 6. ÃÊÓÃÄÑÕÅÃÐÈÐÃÈ ÎÈÍÕÓÑÐÐÑÔÝÇÝÓÉÃÐËÈÊÃÔ …archive.uktc-bg.com/KA/RAZDEL-2_PARALELNI-KA-1_05-14.pdfМЕХАНИЗЪМ ЗА УПРАВЛЕНИЕ](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042612/5f5163874acac9415255a759/html5/thumbnails/12.jpg)
СКАЛИРУЕМИ ПАРАЛЕЛНИ
АРХИТЕКТУРИ
•Мащабирането на приложението
повишаване на производителността при
решаването на проблеми с по-големи обеми на
обработваните данни и изобщо, при по- голям
работен товар;
Изпълнението на дадено приложение на
конкретен паралелелен компютър формира
т.нар. “двойка приложение/машина” и се
нарича паралелна система.
![Page 13: ¡ 6. ÃÊÓÃÄÑÕÅÃÐÈÐÃÈ ÎÈÍÕÓÑÐÐÑÔÝÇÝÓÉÃÐËÈÊÃÔ …archive.uktc-bg.com/KA/RAZDEL-2_PARALELNI-KA-1_05-14.pdfМЕХАНИЗЪМ ЗА УПРАВЛЕНИЕ](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042612/5f5163874acac9415255a759/html5/thumbnails/13.jpg)
СКАЛИРУЕМИ ПАРАЛЕЛНИ
АРХИТЕКТУРИ
Технологичното мащабиране
осигурява възможност за адаптиране на
системата към иновационните технологии:
3 аспекта: мащабиране на генерацията,
пространството и хетерогенността
![Page 14: ¡ 6. ÃÊÓÃÄÑÕÅÃÐÈÐÃÈ ÎÈÍÕÓÑÐÐÑÔÝÇÝÓÉÃÐËÈÊÃÔ …archive.uktc-bg.com/KA/RAZDEL-2_PARALELNI-KA-1_05-14.pdfМЕХАНИЗЪМ ЗА УПРАВЛЕНИЕ](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042612/5f5163874acac9415255a759/html5/thumbnails/14.jpg)
Цялостната структура на компютърната система се нарича макроархитектура, докато структурата на процесора и неговата обвивка формират т.нар. микроархитектура.
Повечето съвременни комерсиални паралелни компютри са конструктивно оформени в шкаф, с фабрично произведен хардуер и съответни софтуерни компоненти.
Актуални са паралелните архитектури, включени в класа MIMD от класификацията на Флин . Този архитектурен клас включва пет физически машинни модела : паралелни векторни процесори (PVP), симетрични мултипроцесори (SMP), масивно паралелни процесори (MPP), машини с разпределена обща памет (DSM), и клъстери от работни станции (COW).
![Page 15: ¡ 6. ÃÊÓÃÄÑÕÅÃÐÈÐÃÈ ÎÈÍÕÓÑÐÐÑÔÝÇÝÓÉÃÐËÈÊÃÔ …archive.uktc-bg.com/KA/RAZDEL-2_PARALELNI-KA-1_05-14.pdfМЕХАНИЗЪМ ЗА УПРАВЛЕНИЕ](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042612/5f5163874acac9415255a759/html5/thumbnails/15.jpg)
Паралелен векторен процесор Симетричен мултипроцесор
![Page 16: ¡ 6. ÃÊÓÃÄÑÕÅÃÐÈÐÃÈ ÎÈÍÕÓÑÐÐÑÔÝÇÝÓÉÃÐËÈÊÃÔ …archive.uktc-bg.com/KA/RAZDEL-2_PARALELNI-KA-1_05-14.pdfМЕХАНИЗЪМ ЗА УПРАВЛЕНИЕ](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042612/5f5163874acac9415255a759/html5/thumbnails/16.jpg)
Масивно паралелен процесор Машина с разпределена
обща памет
![Page 17: ¡ 6. ÃÊÓÃÄÑÕÅÃÐÈÐÃÈ ÎÈÍÕÓÑÐÐÑÔÝÇÝÓÉÃÐËÈÊÃÔ …archive.uktc-bg.com/KA/RAZDEL-2_PARALELNI-KA-1_05-14.pdfМЕХАНИЗЪМ ЗА УПРАВЛЕНИЕ](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042612/5f5163874acac9415255a759/html5/thumbnails/17.jpg)
Клъстер от работни станции
![Page 18: ¡ 6. ÃÊÓÃÄÑÕÅÃÐÈÐÃÈ ÎÈÍÕÓÑÐÐÑÔÝÇÝÓÉÃÐËÈÊÃÔ …archive.uktc-bg.com/KA/RAZDEL-2_PARALELNI-KA-1_05-14.pdfМЕХАНИЗЪМ ЗА УПРАВЛЕНИЕ](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042612/5f5163874acac9415255a759/html5/thumbnails/18.jpg)
КРАЙ!
Изготвил: маг. инж. Ивайло Иванов
Дата: 30.05.2014 г.