«параллельді есептеулер»

Процессорлер үшін өзара байланыс бір-біріне хабарламаларды беру және қабылдау көмегімен қамтамасыз етіледі. Хабарламаларда басқа процессорлер есептеу үшін қажет мәліметтер болуы мүмкін. Сондықтан, берілген жүйеде кэш пен жадыны сәйкестендіру мәселесі туындалмайды. Процессорлар арасындағы хабарлама беру программамен тағайындалады. Берілген жүйенің негізгі идеясы – шешіліп жатқан есептің бөлшектері бір уақытта орындалатындай етіп бөлшектерге бөлу, сол кезде қойылған есепті тұтасымен шешуге болады.

Жұмыс станцияларының жиынынан тұратын желілік жүйе – жалпы жұмыс станциясының желісі (NOW – network of workstations) немесе жұмыс станциясының кластері (COW – cluster of workstation) д.а. Барлық жұмыс станциялары бір-бірімен байланысқан бір немесе бірнеше қосымшаларды орындайды. Үлестірілімді жадылы қымбат емес мультипроцессорды құрудың ең кең таралған әдісі – ол Beowulf машинасын құрастыру. Ол базалық аппараттық қамсыздандырудан және Pentium процессорының чипы, желілік карта, дисктер және Linux операциялық желісі сияқты ақысыз программалардан тұрады.
3. Флинн таксономиясы.

1. SIMD SISD MIMD MISD құрылымдары.

Процесстердің өздерінің жеке командалары мен жеке мәліметтерін етеді. Әр түрлі процестердің орындаған жұмысы (есебі) әртүрлі уақытта басталады, әртүрлі уақытта бітуі мүмкін. Яғни, олар «аяқтарын бірге баспайды» асихронды орындайды.

МІМD құрылымды компьютерде жолды не үлестірілген, не барлығына жететін (обще доступный) болуы мүмкін.

Мысалы:

Cray X - MP;

Мұндай құрылымды 1 космпьютер белгілі. Ол, C. mmp, Carnegie – Mellon университетінде жасалған.

Бұл компьютер басқа режимде де (SIMP, MISD, MIMD)жұмыс жасай алады. Параметрлерді программалауды тиімділігін бағалау.

Ол мына функцияларға байланысты:

• 
  Орындалу уақытына
  
• 
  Жады конфигурациясына және орындалуға кететін шығынға
  
• 
  Қызмет көрсету және ақысына, тағы басқалары;
  

ЭЕМ өнімділігін қалай арттыруға болады?

1949 жылы шыққан компьютерлердің тактілік уақыты 2 микросекунд (2*10^-6 сек), яғни орташа 100 арифметикалық операцияны 1 секундта орындайды.

Қазіргі заманғы компьютерлердің тактілік уақыты 1,8 наносекунд (1,8*10^-9 сек), яғни 1 секундта 77 млрд.арифметикалық операция орындалады. Жарты ғасырда компьютер өнімділігі 700 млн. есе өскен, яғни 2 микросекундтан 1,8 наносекундқа дейін өскен. Бұл компьютер архитектурасы жаңаша құрылған деген сөз. Мәліметтерді параллель өңдеуді бір уақытта бірнеше әрекет жасалатындығымен түсіндіруге болады. Бұны былайша түсіндіруге болады. 1 құрылғы 1 операцияны 1 бірлік уақытта орындайды, осы құрылғы 100 операцияны 100 бірлік уақытта орындайды. Егер осындай 5 құрылғы бір мезгілде жұмыс жасаса, онда кететін уақыт 200 бірлікке тең болар еді, яғни N құрылғы 1/N уақыт бірлігінде жұмысты орындап шығады. Тағы бір мысал, 1 солдат жерді 10 сағатта қазса, рота (50 солдат) бірдей күшпен, бірдей уақытта 12 минутта қазып шығады екен. Міне, параллельділік принципі осыдан шыққан!

1. 
   Қандай параллель компьютерлер бар?
   

1. 
   Ортақ жадылы процессорлер не үшін қолданылады?
   

2. 
   Флинн таксономиясы неше бөлімнен тұрады?
   

1. 
   Воеводин Вл. Параллельные вычисления. Санкт-Петербург, 2002
   
2. 
   Грегори Р. Эндрюс. Основы многопоточного, параллельного и распределенного программирования. Пер. с. англ. –М.: Издательский дом «Вильямс», 2003
   
3. 
   Акжалова А.Ж. Параллельные вычисления (учебное пособие). –Алматы, 2004
   
4. 
   Немнюгин С.А., Стесик О.Л. Параллельное программирование для высокопроизводительных многопроцессорных систем – СПб., 2002
   

1. Параллель программалауды тиімді бағалау

2. Амдал заңы

3. Густафсон заңы

1. Топология түрлері.

2. Желі топологиясына сипаттама.

3. Амдал заңы.

1. 
   Толық граф немесе толық байланысқан желі – кез-келген екі процессор түзу сызықты желімен байланысады. Бұл топологияда мәліметтер берілу жағдайында шығын көлемі аз болады, бірақ процессорлар саны көбейген сайын, жұмыс істеу қабілеті баяулайды.
   

1. 
   толық граф 2) сызықты 3) сақина 4) жұлдызша
   

5. 
   екі және үш өлшемді 6) гиперкуб
   

2. 
   Сызғыш тәрізді бұл топологияда әрбір процессор екі көрші (алдыңғы және келесі) процессормен байланысады. (Бұл конвейерлік есептеуде қолданылады)
   
3. 
   Сақиналы топология – сызғыш тәрізді топологиядағы бірінші және соңғы процессорды байланыстыру нәтижесінде пайда болады.
   
4. 
   Жұлдызша тәрізді топология – процессорлар жиыны басқарушы процессормен бір сызықпен байланысады, (кейбір параллель есептеулерде қолданылады).
   
5. 
   Торлы топология (екі және үш өлшемді) - бұл жүйе тіктөртбұрыштан тордан тұрады (математикалық модельдеуден, дифференциалдық теңдеулерді шешуде).
   
6. 
   Топологияның тағы бір түрі –гиперкуб (торлы топологияның жеке жағдайы). Бұл топология параллельді есептеулер орындалатын процессорларда қолданылады.
   

- бірөлшемді куб – түзумен байланысқан екі түйін.

үшөлшемді куб – сегіз түйінді куб.

Яғни, N желімен байланысқан 2 n процессорлардан тұрады. Енді осы мәліметтер берілу желісі топологиясының сипаттамаларын беру үшін мынадай көрсеткіштер прайдаланылады:

1. 
   Желі диаметрі – кез-келген екі түйіннің арасын байланыстыратын ең ұзын жол. Бұл шама процессорлар арасындағы мәліметтер берілуінің максимальді уақытын сипаттайды. Себебі, мәлімет берілу уақыты жол ұзындығына тура пропорциональды. N түйінді сақиналардың диаметрі n/2 деп есептелінеді. Ал толық байланысқан желінің диаметрі 1-ге тең (түйіндер санына тәуелсіз) деп есептеледі.
   
2. 
   Есептеу құны – бұл шама, көппроцессорлы жүйедегі мәліметтер берілу жолының (сызығының) саны. Төменде мәліметтер берілу желісітопологиясына сипаттама берілген. (р-процессорлар саны).
   

Топология	Диаметр	Ені	Бисекцилық байланысы	Есептеу құны
Толық граф	1	p2 /4	p - 1	p(p-1)/2
Жұлдызша тәрізді	2	1	1	p-1
Толық екілік ағаш	2log((p+1)/2)	1	1	p-1
Сызғыш тәрізді	p-1	1	1	p-1
Сақиналы	[p/2]	2	2	p
N=2	-1)		2
Гиперкуб	log p	p/2	log p	(p log p)/2

Амдал заңы. Параллельді есептеулерді модельдеу

1. 
   Есептеудің жедел орындалуы.
   
2. 
   Есептелу тиімділігі.
   
3. 
   Есептелу құны.
   
4. 
   Есептелу көлемі.