Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Основные компоненты памяти



Минимальный элемент памяти (бит) способен
хранить минимально возможный объем

информации — одну двоичную цифру. Биты в памя­ти любого вида объединяются в байты — восьмерки битов. Принято для именования байтов использо­вать неотрицательные целые числа и говорить о но­мерах или адресах байтов.

Процессор мол-сет прочитать нечто из байта па­мяти с адресом /V или записать нечто в этот байт. Для этого от процессора к памяти должен поступить адрес байта, а сам байт информации должен быть пе­редан от процессора к памяти (при записи) или от памяти к процессору (при чтении). Эта информация передается по проводам. Провода разделены на два пучка, называемые шинами.

Одна часть проводов называется шина адреса, другая — шина данных. Адрес байта передается по шине адреса, а байт — по шине данных.

Число проводов в шине данных называется раз­рядностью шины. Обычно разрядность равна 8, 16, 32 или 64.

 

SMP-архитектура.

SMP архитектура (symmetric multiprocessing) - cимметричная многопроцессорная архитектура. Главной особенностью систем с архитектурой SMP является наличие общей физической памяти, разделяемой всеми процессорами
Память является способом передачи сообщений между процессорами, при этом все вычислительные устройства при обращении к ней имеют равные права и одну и ту же адресацию для всех ячеек памяти. Поэтому SMP архитектура называется симметричной. Последнее обстоятельство позволяет очень эффективно обмениваться данными с другими вычислительными устройствами. SMP-система строится на основе высоко скоростной системной шины (SGI PowerPath, Sun Gigaplane, DEC TurboLaser), к слотам которой подключаются функциональные блоки трех типов: процессоры (ЦП), операционная система (ОП) и подсистема ввода/вывода (I/O). Для подсоединения к модулям I/O используются уже более медленные шины (PCI, VME64). Наиболее известными SMP-системами являются машины серий SGI Power Chalenge, DEC Alpha Server, Cray T3D. Вся система работает под управлением единой ОС (обычно UNIX-подобной, но для Intel-платформ поддерживается Windows NT). ОС автоматически (в процессе работы) распределяет процессы по процессорам, но иногда возможна и явная привязка.

Основные преимущества SMP-систем:

· простота и универсальность для программирования. Архитектура SMP не накладывает ограничений на модель программирования, используемую при создании приложения: обычно используется модель параллельных ветвей, когда все процессоры работают абсолютно независимо друг от друга, - однако, можно реализовать и модели, использующие межпроцессорный обмен. Использование общей памяти увеличивает скорость такого обмена, пользователь также имеет доступ сразу ко всему объему памяти. Для SMP-систем существуют сравнительно эффективные средства автоматического распараллеливания.

· легкость в эксплуатации. Как правило, SMP-системы используют систему охлаждения, основанную на воздушном кондиционировании, что облегчает их техническое обслуживание.

· относительно невысокая цена.

Недостатки:

· системы с общей памятью, построенные на системной шине, плохо масштабируемы

Этот важный недостаток SMP-системы, не позволяет считать их по-настоящему перспективными. Причины плохой масштабируемости состоят в том, что в данный момент шина способна обрабатывать только одну транзакцию, вследствие чего возникают проблемы разрешения конфликтов при одновременном обращении нескольких процессоров к одним и тем же областям общей физической памяти. Вычислительные элементы начинают друг другу мешать. Когда произойдет такой конфликт, зависит от скорости связи и от количества вычислительных элементов. В настоящее время конфликты могут происходить при наличии 8-24-х процессоров. Кроме того, системная шина имеет ограниченную (хоть и высокую) пропускную способность (ПС) и ограниченное число слотов. Все это с очевидностью препятствует увеличению производительности при увеличении числа процессоров и числа подключаемых пользователей. В реальных системах можно использовать не более 32 процессоров. Рекорд в этом отношении принадлежит фирме SUN. Произведенный ею суперкомпьютер SUN Enterprise (Sun Fire) 15000 может иметь до 72 UltraSparc III 900 МГц процессоров SMP архитектуры. Наиболее известным суперкомпьютерным серверами SMP-архитектуры являются также ORIGIN серии 3000, и системы V класса компании Hewlett Packard.
Максимальная производительность SMP системы может составлять приблизительно 50 миллиардов операций в секунду. Для большинства современных приложений это приемлемо, но не для всех.При работе с SMP системами используют так называемую парадигму программирования с разделяемой памятью (shared memory paradigm).

 

 

MPP-архитектура.

MPP архитектура (massive parallel processing) - массивно-параллельная архитектура. Главная особенность такой архитектуры состоит в том, что память физически разделена. В этом случае система строится из отдельных модулей, содержащих процессор, локальный банк операционной памяти (ОП), два коммуникационных процессора (рутера) или сетевой адаптер, иногда - жесткие диски и/или другие устройства ввода/вывода. Один рутер используется для передачи команд, другой - для передачи данных. По сути, такие модули представляют собой полнофункциональные компьютеры. (см. рис.). Доступ к банку ОП из данного модуля имеет только процессоры (ЦП) из этого же модуля. Модули соединяются специальными коммуникационными каналами. Пользователь может определить логический номер процессора, к которому он подключен, и организовать обмен сообщениями с другими процессорами. Используются два варианта работы операционной системы (ОС) на машинах MPP архитектуры. В одном, полноценная операционная система (ОС) работает только на управляющей машине (front-end), на каждом отдельном модуле работает сильно урезанный вариант ОС, обеспечивающий работу только расположенной в нем ветви параллельного приложения. Во втором варианте, на каждом модуле работает полноценная UNIX-подобная ОС, устанавливаемая отдельно на каждом модуле.

Главное преимущество:

- Главным преимуществом систем с раздельной памятью является хорошая масштабируемость: в отличие от SMP-систем в машинах с раздельной памятью каждый процессор имеет доступ только к своей локальной памяти, в связи с чем не возникает необходимости в потактовой синхронизации процессоров. Практически все рекорды по производительности на сегодняшний день устанавливаются на машинах именно такой архитектуры, состоящих из нескольких тысяч процессоров (ASCI Red, Blue Pacific).

Недостатки:

- отсутствие общей памяти заметно снижает скорость межпроцессорного обмена, поскольку нет общей среды для хранения данных, предназначенных для обмена между процессорами. Требуется специальная техника программирования для реализации обмена сообщениями между процессорами.

- каждый процессор может использовать только ограниченный объем локального банка памяти.

- вследствие указанных архитектурных недостатков требуются значительные усилия для того, чтобы максимально использовать системные ресурсы. Именно этим определяется высокая цена программного обеспечения для массивно-параллельных систем с раздельной памятью.

- Системами с раздельной памятью являются суперкомпьютеры IBM RS/6000 SP2, Intel PARAGON/ASCI Red, SGI/CRAY T3E, Hitachi SR8000, транспьютерные системы Parsytec.
Машины последней серии CRAY T3E от SGI, основанные на базе процессоров Dec Alpha 21164 с пиковой производительностью 1200 Мфлопс/с (CRAY T3E-1200), способны масштабироваться до 2048 процессоров. Другая машина этой серии CRAY T3E-900 в конфигурации 1248 процессоров, инсталлированная в правительстве США, показала на Linpack-тесте производительность, равную 634.2 Гфлопс/с.
При работе с MPP системами используют так называемую Massive Passing Programming Paradigm -парадигму программирования с передачей данных (MPI, PVM, BSPlib).




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.