Параллелизм как способ параллельной обработки данных

Совок большой.
Длина 21,5 см. Расцветка в ассортименте, без возможности выбора.
21 руб
Раздел: Совки

Наклейки для поощрения "Смайлики 2".
Набор для поощрения на самоклеящейся бумаге. Формат 95х160 мм.
19 руб
Раздел: Наклейки для оценивания, поощрения

Горшок торфяной для цветов.
Рекомендуются для выращивания крупной рассады различных овощных и цветочных, а также для укоренения саженцев декоративных, плодовых и
7 руб
Раздел: Горшки, ящики для рассады

Реферат на тему: «Параллелизм как способ параллельной обработки данных» Котовск 2010 Введение Стремительное развитие науки и проникновение человеческой мысли во все новые области вместе с решением поставленных прежде проблем постоянно порождает поток вопросов и ставит новые, как правило, более сложные, задачи. Во времена первых компьютеров казалось, что увеличение их быстродействия в 100 раз позволит решить большинство проблем, однако гигафлопная производительность современных суперЭВМ сегодня является явно недостаточной для многих ученых. Электро и гидродинамика, сейсморазведка и прогноз погоды, моделирование химических соединений, исследование виртуальной реальности – вот далеко не полный список областей науки, исследователи которых используют каждую возможность ускорить выполнение своих программ. Наиболее перспективным и динамичным направлением увеличения скорости решения прикладных задач является широкое внедрение идей параллелизма в работу вычислительных систем. К настоящему времени спроектированы и опробованы сотни различных компьютеров, использующих в своей архитектуре тот или иной вид параллельной обработки данных. В научной литературе и технической документации можно найти более десятка различных названий, характеризующих лишь общие принципы функционирования параллельных машин: векторно-конвейерные, массивно-параллельные, компьютеры с широким командным словом, систолические массивы, гиперкубы, спецпроцессоры и мультипроцессоры, иерархические и кластерные компьютеры, da aflow, матричные ЭВМ и многие другие. Если же к подобным названиям для полноты описания добавить еще и данные о таких важных параметрах, как, например, организация памяти, топология связи между процессорами, синхронность работы отдельных устройств или способ исполнения арифметических операций, то число различных архитектур станет и вовсе необозримым. Попытки систематизировать все множество архитектур начались после опубликования М. Флинном первого варианта классификации вычислительных систем в конце 60-х годов и непрерывно продолжаются по сей день. Классификация очень важна для лучшего понимания исследуемой предметной области, однако нахождение удачной классификации может иметь целый ряд существенных следствий. Основной вопрос классификации – что заложить в её основу, может решаться по-разному, в зависимости от того, для кого данная классификация создается и на решение какой задачи направлена. Так, часто используемое деление компьютеров на персональные ЭВМ, рабочие станции, мини–ЭВМ, большие универсальные ЭВМ, минисупер-ЭВМ и супер-ЭВМ, позволяет, быть может, примерно прикинуть стоимость компьютера. Однако она не приближает пользователя к пониманию того, что от него потребуется для написания программы, работающий на пределе производительности параллельного компьютера, т.е. того, ради чего он и решился его использовать. Классификация должна помогать разобраться с тем, что представляет собой каждая архитектура, как они взаимосвязаны между собой, что необходимо учитывать для написания действительно эффективных программ или же на какой класс архитектур следует ориентироваться для решения требуемого класса задач.

Одновременно удачная классификация могла бы подсказать возможные пути совершенствования компьютеров и в этом смысле она должна быть достаточно содержательной. Трудно рассчитывать на нахождение нетривиальных «белых пятен», например, в классификации по стоимости, однако размышления о возможной систематике с точки зрения простоты и технологичности программирования могут оказаться чрезвычайно полезными для определения направлений поиска новых архитектур. Параллельные вычислительные системы Параллельные вычислительные системы – это физические компьютерные, а также программные системы, реализующие тем или иным способом параллельную обработку данных на многих вычислительных узлах. Идея распараллеливания вычислений основана на том, что большинство задач может быть разделено на набор меньших задач, которые могут быть решены одновременно. Обычно параллельные вычисления требуют координации действий. Параллельные вычисления существуют в нескольких формах: параллелизм на уровне битов, параллелизм на уровне инструкций, параллелизм данных, параллелизм задач. Параллельные вычисления использовались много лет в основном в высокопроизводительных вычислениях, но в последнее время к ним возрос интерес вследствие существования физических ограничений на рост тактовой частоты процессоров. Параллельные вычисления стали доминирующей парадигмой в архитектуре компьютеров, в основном в форме многоядерных процессоров. Писать программы для параллельных систем сложнее, чем для последовательных, так как конкуренция за ресурсы представляет новый класс потенциальных ошибок в программном обеспечении (багов), среди которых состояние гонки является самой распространённой. Взаимодействие и синхронизация между процессами представляют большой барьер для получения высокой производительности параллельных систем. В последние годы также стали рассматривать вопрос о потреблении электроэнергии параллельными компьютерами. Характер увеличения скорости программы в результате распараллеливания объясняется законом Амдала. Если при вычислении не применяются циклические (повторяющиеся) действия, то вычислительных модулей никогда не выполнят работу в раз быстрее, чем один единственный вычислительный модуль. Например, для быстрой сортировки массива на двухпроцессорной машине можно разделить массив пополам и сортировать каждую половину на отдельном процессоре. Сортировка каждой половины может занять разное время, поэтому необходима синхронизация. Типы параллелизма Параллелизм на уровне битов Эта форма параллелизма основана на увеличении размера машинного слова. Увеличение размера машинного слова уменьшает количество операций, необходимых процессору для выполнения действий над переменными, чей размер превышает размер машинного слова. К примеру: на 8-битном процессоре нужно сложить два 16-битных целых числа. Для этого вначале нужно сложить нижние 8 бит чисел, затем сложить верхние 8 бит и к результату их сложения прибавить значение флага переноса. Итого 3 инструкции. С 16-битным процессором можно выполнить эту операцию одной инструкцией. Исторически 4-битные микропроцессоры были заменены 8-битными, затем появились 16-битные и 32-битные.

32-битные процессоры долгое время были стандартом в повседневных вычислениях. С появлением технологии x86–64 для этих целей стали использовать 64-битные процессоры. Параллелизм на уровне инструкций Компьютерная программа – это, по существу, поток инструкций, выполняемых процессором. Но можно изменить порядок этих инструкций, распределить их по группам, которые будут выполняться параллельно, без изменения результата работы всей программы. Данный приём известен как параллелизм на уровне инструкций. Продвижения в развитии параллелизма на уровне инструкций в архитектуре компьютеров происходили с середины 1980-х до середины 1990-х. Современные процессоры имеют многоступенчатый конвейер команд. Каждой ступени конвейера соответствует определённое действие, выполняемое процессором в этой инструкции на этом этапе. Процессор с ступенями конвейера может иметь одновременно до различных инструкций на разном уровне законченности. Классический пример процессора с конвейером – это RISC-процессор с 5-ю ступенями: выборка инструкции из памяти (IF), декодирование инструкции (ID), выполнение инструкции (EX), доступ к памяти (MEM), запись результата в регистры (WB). Процессор Pe ium 4 имеет 35-тиступенчатый конвейер. Некоторые процессоры, дополнительно к использованию конвейеров, обладают возможностью выполнять несколько инструкций одновременно, что даёт дополнительный параллелизм на уровне инструкций. Возможна реализация данного метода при помощи суперскалярности, когда инструкции могут быть сгруппированы вместе для параллельного выполнения (если в них нет зависимости между данными). Также возможны реализации с использованием явного параллелизма на уровне инструкций: VLIW и EPIC. Параллелизм данных Основная идея подхода, основанного на параллелизме данных, заключается в том, что одна операция выполняется сразу над всеми элементами массива данных. Различные фрагменты такого массива обрабатываются на векторном процессоре или на разных процессорах параллельной машины. Распределением данных между процессорами занимается программа. Векторизация или распараллеливание в этом случае чаще всего выполняется уже на этапе компиляции – перевода исходного текста программы в машинные команды. Роль программиста в этом случае обычно сводится к заданию настроек векторной или параллельной оптимизации компилятору, директив параллельной компиляции, использованию специализированных языков для параллельных вычислений. Параллелизм задач (многопоточность) Стиль программирования, основанный на параллелизме задач, подразумевает, что вычислительная задача разбивается на несколько относительно самостоятельных подзадач и каждый процессор загружается своей собственной подзадачей. Распределенные операционные системы Распределённая ОС, динамически и автоматически распределяя работы по различным машинам системы для обработки, заставляет набор сетевых машин работать как виртуальный унипроцессор. Пользователь распределённой ОС, вообще говоря, не имеет сведений о том, на какой машине выполняется его работа. Распределённая ОС существует как единая операционная система в масштабах вычислительной системы.

Подобные микроскопические ландшафты генерировались одним набором строчек компьютерного кода(*). Граница находится там, где программа для системы Мандельбро идет на множество компромиссов, а ее скорость замедляется более всего. На указанном рубеже, когда сто, или тысяча, или десять тысяч итераций не приносят результата, программа все еще не может дать определенного ответа на вопрос, входит ли определенная точка в пределы системы или нет. Кто знает, что принесет миллионная итерация? Поэтому программы, которые строят самые захватывающие изображения системы с наиболее детальным увеличением, выполняются на мощных универсальных вычислительных машинах или компьютерах с параллельной обработкой данных, где тысячи индивидуальных процессоров производят одни и те же вычисления в аналогичном порядке. Граница располагается там, где точки медленнее всего ускользают от притяжения системы, будто балансируя между двумя соревнующимися аттракторами, один из которых располагается в нуле, а другой на бесконечности. Когда ученые, закончив с системой Мандельбро, обратились к изображению реальных физических явлений, свойства границы вышли на передний план

6. История развития Греко-Римской борьбы в Республике Северная Осетия-Алания

7. История развития музыкальной культуры Хакасии (ее взаимодействие и взаимообогащение с русской музыкальной культурой)

8. Альд Пий Мануций (история развития полиграфии)

Щетка-сметка для снега со скребком и водосгоном, телескопическая, поворотная голова.
Телескопическая усиленная рукоятка из алюминиевого с функцией установки фиксированной длины. Поворотная голова с фиксацией в 5 положениях
1010 руб
Раздел: Автомобильные щетки, скребки

Магнитная "Азбука" (106 элементов).
Мягкая магнитная "Азбука" - это набор наиболее употребляемых букв, цифр и знаков. Благодаря этому набору Вы не только
939 руб
Раздел: Буквы на магнитах

Противомоскитная сетка, 100х220 см, белая.
Материал изготовления: полиэстер 100%, плотность 58 гр/кв. метр. В комплект входят кнопки и двусторонний скотч для крепления к дверному
425 руб
Раздел: Сетки противомоскитные

22. История развития электроники

23. Религиоведение: возникновение и история развития

24. История развития электрического освещения

Полка настольная "Mayer & Boch", 2-х ярусная.
Полка настольная 2-х ярусная, белого цвета. Материал: МДФ (древесностружечная плита со средней плотностью).
447 руб
Раздел: Полки напольные, стеллажи

Подвеска с пищалкой, зеркальцем, прорезывателями и погремушками "Кошечка Мими".
Текстильные игрушки-подвески помогают малышу гармонично осваивать самые важные навыки! Яркие цвета развивают зрительное восприятие,
470 руб
Раздел: Игрушки-подвески

Трехколесный велосипед Funny Jaguar Lexus Trike Original Volt (цвет: графит).
Трехколесный велосипед подходит для детей от 1 года. Велосипед Volt заряжает своей энергией, зовет в дорогу. Характеристики: - удобное
2400 руб
Раздел: Трехколесные

38. История развития Siemens

39. История развития отечественного фотонабора

40. История развития микропроцессора

Набор строительных деталей для конструктора "Геометрик".
Во время игры ребёнок знакомиться с вариантами расположения строительных форм, учиться различать и называть детали. Используется для
463 руб
Раздел: Блочные конструкторы

Карточная игра "Уно".
Уно – это популярная настольная игра, широко известная по всему миру. В каждом раунде, первым избавляйся от всех карт, набирая очки за
389 руб
Раздел: Колоды карт

Вешалка для одежды напольная ТД-00014, две перекладины, 800x430x1550 мм.
Длина: 80 см. Регулируемая высота: 90-155 см. Ширина: 43 см. Количество перекладин: 2. Максимальная нагрузка: 15 кг. Вешалка напольная
1078 руб
Раздел: Вешалки напольные

54. История развития

55. История развития экологической оценки в России

56. История развития бухгалтерского учета

Таблетки для посудомоечных машин "Paclan Brileo. Classic", 80 штук.
Таблетки обладают отличным моющим действием за счет входящих в состав "умных" энзимов (амилазы и протеазы). Отлично моют посуду,
592 руб
Раздел: Для посудомоечных машин

Тачка "Садовод".
Играя с тачкой «Садовод» ваш малыш сможет почувствовать себя более самостоятельным и взрослым, помогая своим родителям на даче или в
945 руб
Раздел: Садовый инвентарь

Органайзер для автомобиля "Профессионал+".
Органайзер для автомобиля станет оригинальным и недорогим подарком для любого автомобилиста. Выполненный из плотного материала, приятного
364 руб
Раздел: Прочее

70. История развития компьютерной техники

71. История развития современных информационных технологий

72. История развития КОАО АЗОТ

Трусики Libero Dry Pants (6), XL, 13-20 кг, экономичная упаковка, 30 штук.
Одноразовые подгузники для детей в форме трусиков Libero Dry Pants: -надежно впитывают день и ночь; -высокие барьеры вокруг ножек помогают
605 руб
Раздел: Обычные

Канистра-бутыль с ручкой, 20 л.
Изготовлена из пищевого полиэтилена. Пригодна для хранения питьевой воды. Имеет герметичную крышку, позволяющую полностью избежать
324 руб
Раздел: Баки, канистры

Таблетки для посудомоечной машины "Clean&Fresh", 5 in1 (mega).
Таблетки для посудомоечной машины «Clean&Fresh» – чистота и свежесть Вашей посуды в каждой таблетке! Великолепно очищает посуду и содержит
708 руб
Раздел: Для посудомоечных машин

86. История развития аудита

87. История развития аудита

88. История развития бухгалтерского управленческого учета

Подставка для сортировки писем и бумаг "Germanium", черная.
Выполнена из металла (сетка). 5 вместительных секций. Размер - 195х365х205 мм. Цвет - черный.
758 руб
Раздел: Подставки, лотки для бумаг, футляры

Датчик протечки воды "Сирена AL-150", напольный 90 дБ, батарейка в комплекте.
Датчик протечки воды Сирена AL-150 предупредит вас о появлении воды. Его следует размещать на полу или в месте, где вода появится при
444 руб
Раздел: Прочее