Raqamli texnologiyalar vazirligi muhammad al-xorazmiy nomidagi toshkent axborot texnologiyalari universiteti qarshi filiali “kompyuter injiniringi” fakulteti

|
Raqamli texnologiyalar vazirligi muhammad al-xorazmiy nomidagi toshkent axborot texnologiyalari universiteti qarshi filiali “kompyuter injiniringi” fakulteti
|
bet | 1/5 | Sana | 25.05.2024 | Hajmi | 166,2 Kb. | | #253830 |
RAQAMLI TEXNOLOGIYALAR VAZIRLIGI
MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI
QARSHI FILIALI
“KOMPYUTER INJINIRINGI” FAKULTETI
I-Bosqich MKI-11-23 Guruh magistranti
MURODOVA YULDUZNING
“PARALLEL HISOBLASH TIZIMLARI”
fanidan tayyorlagan
3-AMALIY ISHI
Bajardi: Murodova. Yu
Qabul qildi: Zohirov. Q
Qarshi-2024
reja:
1. Ma’lumotlarga parallel ishlov berishda xotira amallarini bajarishdagi kechikishlar va uning unumdorlikka ta’siri;
2. Parallel hisoblash tizimlarining umumiy manzil maydoniga ega platformalari. Threading Building Blocks (TBB) parallellashtirish kutubxonasining tuzilmasi;
Umuman olganda, parallel hisoblash bir vaqtning o'zida bir nechta mashina operatsiyalari bajarilishi mumkin bo'lgan ma'lumotlarni qayta ishlash jarayonlarini anglatadi. Parallelizmga erishish faqat hisoblash tizimini qurishning arxitektura tamoyillari uchun quyidagi talablar bajarilgan taqdirdagina mumkin:
alohida kompyuter qurilmalari ishlashining mustaqilligi - bu talab hisoblash tizimining barcha asosiy komponentlari - kiritish-chiqarish qurilmalari, ishlov berish protsessorlari va xotira qurilmalariga teng darajada qo'llaniladi;
hisoblash tizimi elementlarining ortiqchaligi - ortiqchalikni tashkil etish quyidagi asosiy shakllarda amalga oshirilishi mumkin:
ixtisoslashtirilgan qurilmalardan foydalanish , masalan, butun va real arifmetik uchun alohida protsessorlar, ko'p darajali xotira qurilmalari (registrlar, kesh);
kompyuter qurilmalarini , masalan, bir xil turdagi bir nechta ishlov beruvchi protsessorlar yoki bir nechta RAM qurilmalari yordamida takrorlash.
Parallellikni ta'minlashning qo'shimcha shakli ishlov berish qurilmalarining quvurli amalga oshirilishi bo'lishi mumkin , bunda qurilmalarda operatsiyalarning bajarilishi operatsiyani tashkil etuvchi kichik buyruqlar ketma-ketligini bajarish sifatida ifodalanadi; Natijada, bunday qurilmalarda hisoblashda bir nechta turli ma'lumotlar elementlari bir vaqtning o'zida qayta ishlashning turli bosqichlarida bo'lishi mumkin.
Parallelizmga erishishning mumkin bo'lgan usullari [22, 29] da batafsil ko'rib chiqiladi; Xuddi shu ish parallel hisoblashning rivojlanish tarixini o'rganadi va maxsus parallel kompyuterlarga misollar keltiradi (shuningdek, [9, 29, 31] ga qarang).
Parallel hisoblashni tashkil etish muammosini ko'rib chiqishda dasturning mustaqil qismlarini bajarishning quyidagi mumkin bo'lgan usullarini ajratib ko'rsatish kerak:
ko'p vazifa rejimi (vaqtni almashish rejimi) , unda jarayonlarni bajarish uchun bitta protsessor ishlatiladi; bu rejim psevdoparallel bo'lib, bitta jarayon faol (bajarilishi) mumkin, qolgan barcha jarayonlar esa protsessordan foydalanish navbatini kutish holatida bo'ladi; vaqtni taqsimlash rejimidan foydalanish hisoblash samaradorligini oshirishi mumkin (masalan, agar kiritilgan ma'lumotlarni kutish tufayli jarayonlardan biri bajarilmasa, protsessorni bajarishga tayyor bo'lgan jarayon uchun ishlatish mumkin - qarang [6, 13] ]), bundan tashqari, ushbu rejimda parallel hisoblashning ko'plab effektlari paydo bo'ladi (jarayonlarni o'zaro istisno qilish va sinxronlashtirish zarurati va boshqalar) va natijada bu rejim parallel dasturlarni dastlabki tayyorlashda qo'llanilishi mumkin;
parallel bajarish , bir vaqtning o'zida bir nechta ma'lumotlarni qayta ishlash buyruqlari bajarilishi mumkin bo'lganda; ushbu hisoblash rejimi nafaqat bir nechta protsessorlar bilan ta'minlanishi mumkin, balki quvur liniyasi va vektorni qayta ishlash qurilmalari yordamida ham amalga oshirilishi mumkin;
taqsimlangan hisoblash ; bu atama, odatda, bir-biridan etarlicha uzoqda joylashgan va aloqa liniyalari orqali ma'lumotlarni uzatish sezilarli vaqt kechikishlariga olib keladigan bir nechta ishlov berish moslamalarini ishlatadigan parallel ma'lumotlarni qayta ishlashni ko'rsatish uchun ishlatiladi; natijada, hisob-kitoblarni tashkil etishning ushbu usuli bilan ma'lumotlarni samarali qayta ishlash faqat protsessorlararo ma'lumotlarni uzatish oqimlarining past intensivligiga ega parallel algoritmlar uchun mumkin; sanab o'tilgan shartlar, masalan, mahalliy yoki global axborot tarmoqlarining aloqa kanallaridan foydalangan holda bir nechta individual kompyuterlarni birlashtirish orqali tuzilgan ko'p mashinali kompyuter tizimlarida hisob-kitoblarni tashkil qilishda odatiy holdir.
Ushbu qo'llanma doirasida asosiy e'tibor ko'p protsessorli hisoblash tizimlarida amalga oshirilgan parallelizmni tashkil etishning ikkinchi turiga qaratiladi.
1.2. Hisoblash tizimlarining tasnifi
Kompyuterlarni tasniflashning eng keng tarqalgan usullaridan biri bu Flinn taksonomiyasi bo'lib, uning doirasida kompyuter tizimlari arxitekturasini tahlil qilishda asosiy e'tibor bajarilgan buyruqlar va qayta ishlangan ma'lumotlar ketma-ketligi ( iplari ) o'rtasidagi o'zaro ta'sir qilish usullariga qaratiladi . Ushbu yondashuv natijasida tizimlarning quyidagi asosiy turlari ajratiladi [9, 22, 29, 31]:
SISD (Single Instruction, Single Data) - bitta buyruqlar oqimi va bitta ma'lumotlar oqimi mavjud bo'lgan tizimlar; Ushbu turdagi tizimga an'anaviy ketma-ket kompyuterlar kiradi;
SIMD (Single Instruction, Multiple Data) - bitta buyruq oqimi va bir nechta ma'lumotlar oqimiga ega tizimlar; Shunga o'xshash tizimlar sinfi MCS dan iborat bo'lib, unda bir xil buyruq istalgan vaqtda bir nechta axborot elementlarini qayta ishlash uchun bajarilishi mumkin;
MISD (Multiple Instruction, Single Data) - bir nechta buyruqlar oqimi va bitta ma'lumotlar oqimi mavjud bo'lgan tizimlar; ushbu turdagi hisoblash tizimiga mos keladigan aniq kompyuterlarning namunalari yo'q; tasniflash tizimini to'ldirish uchun bunday sinfni joriy etish amalga oshiriladi;
MIMD (Multiple Instruction, Multiple Data) - bir nechta buyruq oqimlari va bir nechta ma'lumotlar oqimiga ega tizimlar; Ko'pgina parallel ko'p protsessorli hisoblash tizimlari ushbu tizimlar sinfiga kiradi.
Shuni ta'kidlash kerakki, Flinn taksonomiyasi kompyuter tizimlarining turlarini ko'rsatishda keng qo'llanilsa-da, bu tasnif parallel tizimlarning deyarli barcha turlari (ularning sezilarli heterojenligiga qaramasdan) bir xil MIMD guruhiga tegishli ekanligiga olib keladi. Natijada, ko'plab tadqiqotchilar Flinn taksonomiyasini batafsil tushuntirishga bir necha bor urinib ko'rdilar. Masalan, MIMD sinfi uchun deyarli hamma tomonidan qabul qilingan blok-sxema taklif qilingan [29, 31], unda ko'p protsessorli tizimlar turlarini keyingi bo'linish ushbu tizimlarda operativ xotirani tashkil qilish uchun qo'llaniladigan usullarga asoslanadi (1.1-rasmga qarang). . Ushbu yondashuv bizga ko'p protsessorli tizimlarning ikkita muhim turini ajratish imkonini beradi - ko'p protsessorlar ( ko'p protsessorlar yoki umumiy xotiraga ega tizimlar) va ko'p kompyuterlar ( ko'p kompyuterlar yoki taqsimlangan xotirali tizimlar).
Guruch. 1.1. Ko'p protsessorli hisoblash tizimlari sinfining tuzilishi
Keyinchalik, ko'p protsessorlar uchun umumiy xotirani qurish usuli hisobga olinadi. Mumkin bo'lgan yondashuv bitta (markazlashtirilgan) umumiy xotiradan foydalanishdir. Ushbu yondashuv xotiraga yagona kirishni ( UMA ) ta'minlaydi va vektorli superkompyuterlarni ( parallel vektor protsessor (PVP )) va simmetrik multiprotsessorlarni ( SMP ) qurish uchun asos bo'lib xizmat qiladi . Birinchi guruhga misollar: Cray T90 superkompyuteri; ikkinchi guruhga IBM eServer p690, Sun Fire E15K, HP Superdome, SGI Origin 300 va boshqalar kiradi.
Ma'lumotlarga umumiy kirish jismoniy taqsimlangan xotira bilan ham ta'minlanishi mumkin (bu holda, albatta, kirish muddati endi barcha xotira elementlari uchun bir xil bo'lmaydi). Ushbu yondashuv bir xil bo'lmagan xotiraga kirish yoki NUMA deb ataladi . Ushbu turdagi xotiraga ega tizimlar orasida:
Ma'lumotlarni taqdim etish uchun faqat mavjud protsessorlarning mahalliy kesh xotirasidan foydalaniladigan tizimlar ( faqat kesh xotirasi arxitekturasi yoki COMA ); bunday tizimlarga misollar, masalan, KSR-1 va DDM;
Turli protsessorlarning mahalliy keshlarining o'ziga xosligini ( kogerentligini ) ta'minlaydigan tizimlar ( kesh-kogerent NUMA yoki CC-NUMA ); ushbu turdagi tizimlar orasida SGI Origin2000, Sun HPC 10000, IBM/Sequent NUMA-Q 2000;
Kesh kogerentligi uchun apparat yordamisiz turli protsessorlar o'rtasida mahalliy xotiraga umumiy foydalanishni ta'minlaydigan tizimlar ( keshsiz kogerent NUMA yoki NCC-NUMA ); Ushbu tur, masalan, Cray T3E tizimini o'z ichiga oladi.
|
|
Bosh sahifa
Aloqalar
Bosh sahifa
Raqamli texnologiyalar vazirligi muhammad al-xorazmiy nomidagi toshkent axborot texnologiyalari universiteti qarshi filiali “kompyuter injiniringi” fakulteti
|