Nazorat savollari - Kafedrasi kompyuter arxitekturasi moduli bo‘yicha

|
Kafedrasi kompyuter arxitekturasi moduli bo‘yicha
|
bet | 61/80 | Sana | 06.07.2024 | Hajmi | 13,43 Mb. | | #266748 |
Bog'liq Kafedrasi kompyuter arxitekturasi moduli bo‘yichaNazorat savollari
Buyruqlar sathidagi parallellik
Matritsali kompyuterlar
Hyper-Threading (HT) texnologiyasi
26-Ma’ruza. Open MP parallellashtirish paketi
Reja:
1. Open MP parallellashtirish paketi
2. OpenMP texnologiyasidan foydalanish
Tayanch iboralar: Open MP paketi.
Kompyuterning operatsion tizimining (OS) ko'rinishi bitta dasturli rejimdan ko'p dasturli (ko'p dasturli) ish rejimiga o'tishga imkon berdi. Operatsion tizim odatda bir nechta vazifani bir vaqtning o'zida bajarayotganiga ishonib, ko'p ishlarni talab qiladi. C # dasturchisi nuqtai nazaridan OS uchun vazifa - bu dastur yoki loyiha. Turli xil operatsion tizimlar bir xil yoki o'xshash tushunchalar uchun turli atamalardan foydalanadi. Bundan tashqari, OS haqida gapirganda, Windows operatsion tizimini yodda tutamiz va biz bu OS operatsion terminologiyasini ishlatamiz. Ilovamizning har bir bajarilgan loyihasi uchun operatsion tizim bir jarayonni yaratadi. Kompyuter har doim ishlayotgan vaqtda, OS turli jarayonlar bilan ishlaydi, ularning aksariyati rasmiy hisoblanadi. Antivirus dasturlari kabi ushbu jarayonlarning ba'zilari kompyuterimda doimo mavjud bo'lib, kompyuter yoqilganda boshlanadi. OpenMP dasturida parallel dastur direktivalar yordamida maxsus tayinlangan dastur - parallel qismlar - dasturiy kodni bir necha alohida buyruqlar oqimlariga (iplar) bo'linishi mumkin bo'lgan dastur hisoblanadi. Umuman olganda, dastur dastur kodining ketma-ket (bir nusxadagi) va parallel (ko'p qismli) qismlari majmuasi sifatida ifodalanadi (26.1-rasmga qarang). Shuni ta'kidlash joizki, threadlar orasidagi hisob-kitoblarni taqsimlash tegishli OpenMP direktivalari tomonidan boshqariladi. Hisoblagich yukini muvozanatlashning (yukni muvozanatlash) muntazam taqsimoti - parallel dasturni bajarishning mumkin bo'lgan maksimal tezlashuvini olish uchun juda muhim ahamiyatga ega. OpenMP: oddiy parallel dasturlash uchun kompilyator direktifi MPI: kutubxonaning yuqori samarali taşınabilirliğini amalga oshirish uchun muntazam Java: etakchi dasturiy tilida bir vaqtda kelishuv Muhokamani iloji boricha aniqroq qilish uchun har bir tanlov uchun taniqli dasturning parallel versiyasi taqdim etiladi. Bu to'rtburchak formulasidan foydalanib odatiy raqamli integratsiya va integral funktsiyasi va integral chegaralari tanlanadi, shunda 'n' raqami matematik jihatdan to'g'ri natija hisoblanadi. Ushbu vazifa parallel dasturlashda "salom dunyosi" dasturining analogiyasidir. Maqolaning oxirida ish va o'qish uchun parallel dasturiy ko'rsatmani tanlash bo'yicha qisqacha tushuntirish berilgan. OpenMP [omp] - umumiy xotira kompyuterlari uchun parallel dasturlarni yaratish uchun sanoat standarti bo'lgan API. OpenMP ning asosiy maqsadi - aylanish yo'naltirilgan dasturlarni yozishni osonlashtirishdir. Bunday dasturlar tez-tez yuqori samarali hisoblash uchun yaratiladi. Bundan tashqari, komponentlar OpenMP tarkibiga SPMD, "master and workflow", quvur liniyasi kabi parallel usullarini qo'llab-quvvatlash uchun kiritilgan. OpenMP juda muvaffaqiyatli parallel dasturlash tiliga aylandi. U bozorga kiradigan har bir xotira almashadigan kompyuterda mavjud. Bundan tashqari, Intel yaqinda Klasterlarni qo'llab-quvvatlash uchun OpenMP versiyasini yaratdi. OpenMP parallelizmin mavjud ketma-ketlik dasturi parallel holga kelgunicha asta-sekin qo'shilgan dasturlash uslubini qo'llab-quvvatlaydi. Biroq, bu afzallik OpenMP ning eng zaif nuqtasidir. Agar muvozanat asta-sekin qo'shilsa, dasturchi dasturni keng miqyosda qayta qurish qila olmaydi, bu ko'pincha maksimal ishlash uchun zarur bo'ladi. OpenMP doimiy rivojlanayotgan standartdir. OpenMP Architecture Review Board deb nomlangan sanoat guruhi ushbu tilga yangi kengaytmalar kiritish uchun muntazam uchrashuvlar o'tkazadi. OpenMP ning keyingi versiyasi (3.0 versiyasi) vazifa navbatini tashkil etish qobiliyatini o'z ichiga oladi. Bu esa, OpenMP-ga yanada keng boshqaruv tuzilmalarini boshqarish va umumiy umumiy recursiv algoritmlardan foydalanish imkonini beradi. Mavzular turli xil protsessorlarda (protsessor yadrosi) bajarilishi mumkin yoki bitta hisoblash elementida bajarilishi uchun guruhlangan bo'lishi mumkin (bu holda ular vaqtni almashish rejimida amalga oshiriladi). Cheklash jarayonida parallel dasturni amalga oshirish uchun bitta protsessor qo'llanilishi mumkin - odatda, bu usul parallel dasturning to'g'riligini dastlabki tekshirish uchun ishlatiladi. Oqimlar soni parallel dastur qismlarini bajarish boshida aniqlanadi va odatda tizimdagi mavjud hisoblash elementlarining soniga to'g'ri keladi; Yaratilgan iplar sonini o'zgartirish turli OpenMP vositalaridan foydalangan holda amalga oshirilishi mumkin. Dasturning parallel qismlarida barcha oqimlar navbat bilan 0 dan np - 1 ga qayta numaralandırılır, bu erda np, jami oqim soni. Oqimning raqamini OpenMP funktsiyasidan foydalanib ham olish mumkin. Parallelizmni tashkil qilish uchun OpenMP ishlarini qo'llash ko'p protsessorli hisoblash tizimlarining afzalliklarini umumiy xotira bilan birgalikda ko'rib chiqishga imkon beradi. Avvalo, bir xil parallel dasturning iplari umumiy manzillar maydonida ishlaydi, bu parallel holda ishlaydigan ish zarrachalar uchun umumiy ma'lumotlardan foydalanishga imkon beradi (tarqalgan xotirali tizimlar uchun MPI texnologiyasidagi jarayonlardan farqli o'laroq). Bundan tashqari, ishlarni boshqarish (yaratish, to'xtatib qo'yish, faollashtirish, tugatish) jarayonlarga nisbatan OS uchun kamroq ish haqi talab qiladi.
Yuqorida ta'kidlab o'tilganidek, iplar parallel dasturning umumiy manzil maydonida amalga oshiriladi. Natijada, parallel oqimlarning o'zaro ta'siri barcha oqimlar uchun mavjud bo'lgan umumiy ma'lumotlardan foydalanish orqali tashkil qilinishi mumkin. Oddiy vaziyat - faqat o'qiladigan ma'lumotlardan foydalanish. Umumiy ma'lumotlar bir nechta oqimlarda o'zgarishi mumkin bo'lgan hollarda, to'g'ri o'zaro munosabatlarni tartibga solish uchun maxsus harakatlar talab etiladi. Aslida, ikkita iplar bir xil dastur kodini bajarishi kerak umumiy o’zgaruchan n uchun. Keyinchalik, ijro etilish sharoitlariga qarab, bu operatsiyani (bu to’g’ri natijaga erishishga olib keladigan) amalga oshirish mumkin yoki har ikkala oqim
n = n + 1;
bir vaqtning o'zida o'zgarmaydigan n qiymatini o'qishi mumkin, bir vaqtning o'zida bu o'zgaruvchiga yangi qiymatni oshiradi va yozadi (natijada noto'g'ri qiymat olinadi). Shunga o'xshash vaziyat, agar hisob-kitoblar natijasi oqimlarning bajarilishiga bog'liq bo'lsa, irqi shartlarini (poyga sharoitini) oladi. Rassomni istisno qilish uchun umumiy o'zgaruvchan qiymatlardagi o'zgarishlarni bir vaqtning o'zida bitta bitta oqim bilan amalga oshirilishini ta'minlash kerak - ya'ni umumiy ma'lumot bilan ishlashda oqimlarni o'zaro ajratib olishni ta'minlash kerak. OpenMPda ajralmas (atom) operatsiyalari, tanqidiy bo'linishlar mexanizmi (kritik bo'limlar) yoki semafor qulflarning maxsus turi (qulflar) yordamida o'zaro tenglashtirilishi mumkin.
Shuni ta'kidlash kerakki, o'zaro mutlaqo tashkillashni tashkil etish masalalarni parallel ravishda amalga oshirish imkoniyatini kamaytiradi - umumiy o'zgaruvchanlarga bir vaqtning o'zida kirish imkoniyatini beradi, ulardan faqat bittasi ishlashni davom ettirishi mumkin, boshqa barcha masalalar bloklanadi va umumiy ma'lumotlar tarqalishini kutadi. Ta'kidlash joizki, umumiy ma'lumot bilan ishlashda o'zaro hisobdan chiqarishni tashkil etish majburiy hisoblanadi, biroq ish zarrachalarining paydo bo'lish kechikishi (tiqilib qolishi) o'z vaqtida kam bo'lishi kerak.
OpenMP tuzilishi:
• Direktivlar
Funksiyalar kutubxonasi
Bir qator o'zgaruvchilari.
Ushbu tartibda OpenMP texnologiyasining imkoniyatlari ko'rib chiqiladi.
Ushbu standart C90, C99, C ++, Fortran 77, Fortran 90 va Fortran 95 algoritmlari uchun OpenMP foydalanishni ta'minlaydi. OpenMP direktivasining formatini va barcha dasturlarning misollaridan C da taqdim etiladi; Fortran tili uchun OpenMP texnologiyasidan foydalanish xususiyatlari 5.8.1-bandda keltirilgan. Eng umumiy shaklida OpenMP direktivasining formati quyidagicha ifodalanishi mumkin:
#pragma omp [
[[,]
] ...]
Direktivning boshlang'ich qismi (#pragma omp) sobit bo'ladi, direktivaning turi uning nomi (Direktiv_yeni) bilan belgilanadi, har bir direktiv o'zboshimchalik bilan parametrlar soni bilan birga bo'lishi mumkin (ingliz tilida, OpenMP direktivasining parametrlari atamalar jumlasidan foydalanadi).
Misol uchun, biz bir ko'rsatmaga misol keltiramiz:
#pragma omp parallel default (shared)
\ Shaxsiy (beta, pi)
Misol, ko'rsatmalarni o'rnatish uchun dasturning bir nechta yo'nalishidan foydalanish mumkinligini ko'rsatadi - davom etish mavjudligini belgisi "\" teskarisi.
Birinchi parallel dastur misoli
Juda muhim nuqta ta'kidlab o'taylik - shuni anglash mumkinki, OpenMP texnologiyasining imkoniyatlarini qisqacha ko'rib chiqish oddiy, ammo parallel dasturlarni ishlab chiqish uchun etarli. Yangi dasturlash tillarini - "Salom Dunyo"
degan salom yo'lini chiqadigan dasturni ishlab chiqishda dastlab amalda standart dastur ishlab chiqaylik. Shunday qilib:
#include
main () {
/ * Parallel parchani tanlash * /
#pragma omp parallel
{printf ("Salom Dunyo! \ n");
} / * Parallel parchani * /
}
|
| |