русс | укр

Языки программирования

ПаскальСиАссемблерJavaMatlabPhpHtmlJavaScriptCSSC#DelphiТурбо Пролог

Компьютерные сетиСистемное программное обеспечениеИнформационные технологииПрограммирование

Все о программировании


Linux Unix Алгоритмические языки Аналоговые и гибридные вычислительные устройства Архитектура микроконтроллеров Введение в разработку распределенных информационных систем Введение в численные методы Дискретная математика Информационное обслуживание пользователей Информация и моделирование в управлении производством Компьютерная графика Математическое и компьютерное моделирование Моделирование Нейрокомпьютеры Проектирование программ диагностики компьютерных систем и сетей Проектирование системных программ Системы счисления Теория статистики Теория оптимизации Уроки AutoCAD 3D Уроки базы данных Access Уроки Orcad Цифровые автоматы Шпаргалки по компьютеру Шпаргалки по программированию Экспертные системы Элементы теории информации

Мультипроцессорные системы.


Дата добавления: 2013-12-23; просмотров: 3120; Нарушение авторских прав


Фундаментальные принципы управления.

1) Принцип разомкнутого управления. Состоит в том, что программа управления жестко задана в задающем устройстве или внешним воздействием и управление не учитывает влияние возмущений на параметры процессов.

2) Принцип компенсации. Применяется для нейтрализации известных возмущающих воздействий , если они могут искажать состояние объекта управления до недопустимых пределов.

3) Принцип обратной связи. Управляющее воздействие корректируется в зависимости от выходной величины.

Виды систем управления.

1) Системы стабилизации. Обеспечивают неизменное значение управляемой величины при всех видах возмущений.

2) Программные системы. Изменение управляющего воздействия на основе заложенной программы.

3) Следящие системы. Отличаются от программных тем, что программа заранее не известна. В качестве устройства управления выступает устройство, следящее за изменением какого-либо внешнего параметра.

4) Самонастраивающиеся системы.

5) Экстремальные системы. Системы, в которых выходная величина должна всегда принимать экстремальное значение из всех возможных.

6) Адаптивные системы. Предусмотрена возможность автоматической перенастройки параметров или изменение принципиальной схемы систем управления с целью приспособления к изменяющимся внешним условиям.

В зависимости от того, в какой системе (большой, сложной, большой) происходит управления, различают системы автоматического управления и автоматизированные системы управления. Автоматическое управление осуществляется, как правило, в простых системах, в которых заранее известны описание объекта управления и алгоритм управления им.

По принципу управления системы автоматического управления могут быть разомкнутыми и замкнутыми.


 

1. Классификация систем параллельной обработки данных.



Любая вычислительная система достигает своей наивысшей производительности, благодаря использованию высокоскоростных элементов и параллельному выполнению большого числа операций.

Параллельные ЭВМ подразделяются по классификации Флинна на машины типа SIMD (Single Instruction Multiple Data) – один поток команд при множественном потоке данных; и MIMD (Multiple Instruction Multiple Data) – множественный поток команд.

Можно выделить четыре основных типа архитектуры систем параллельной обработки:

1) Конвейерная и векторная обработка; Основу конвейерной обработки составляет раздельное выполнение некоторой операции в несколько этапов с передачей данных одного этапа следующему. Производительность при этом возрастает, благодаря тому, что на различных ступенях конвейера выполняется несколько операций. Конвейеризация эффективна только тогда, когда загрузка конвейера близка к полной, а скорость подачи новых операндов соответствует максимальной производительности конвейера. Если происходит задержка, то параллельно будет выполняться меньше операций и производительность снизиться. Для настройки конвейера на выполнение некоторой операции может потребоваться некоторое установочное время. Однако, затем операнды могут поступать в конвейер с максимальной скоростью, допускаемой возможностью памяти. Таким образом, главный принцип вычисления на векторной машине состоит в выполнении некоторой элементарной операции или их комбинации, которые должны повторно применяться к некоторому блоку данных. Таким операциям в исходной программе соответствуют небольшие компактные циклы.

2) Машины типа SIMD. Данные машины состоят из большого числа идентичных процессорных элементов, имеющих собственную память. Все процессорные элементы в такой машине выполняют одну и ту же программу. В отличие от ограниченного конвейерного функционирования векторного процессора, матричный процессор может быть значительно более гибким. Обрабатывающие элементы таких процессоров – это универсальные программируемые ЭВМ, так что задача, решаемая параллельно может быть достаточно сложной и содержать ветвления.

3) Машины типа MIMD. В мультипроцессорной системе каждый процессорный элемент выполняет свою независимую программу. В мультипроцессорах с общей памятью (сильно связанных мультипроцессорах) имеется память данных и команд, доступная всем процессорным элементам. С общей памятью процессорные элементы связываются с помощью общей шины или сетей обмена. В слабосвязанных мультипроцессорных системах вся память делится между процессорными элементами и каждый блок памяти доступен только связанному с ним процессору. Базовой моделью вычислений на мультипроцессорной системе является совокупность независимых процессов, эпизодически обращающихся к разделяемым данным.

4) Многопроцессорные машины с SIMD процессорами. Сюда относят супер-ЭВМ, представляющие собой многопроцессорные системы, в которых в качестве процессоров используются векторные (MSIMD). Данные машины дают возможность использовать одновременно векторные операции и гибкие возможности MIMD архитектуры.

2. Масштабируемые параллельные системы.

Данные системы делятся на мульти компьютеры, кластеры, симметричные мультипроцессоры, архитектуры с распределенной памятью и массово-параллельные системы.

Основные характеристики масштабируемых параллельных систем.

Характеристика Мульти компьютер Кластер SMP, DSM MPP
Порядок числа узлов 10-1000 узлов До 100 10-100 100-1000
Сложность узла В широком диапазоне (от 1 ПК и выше) ПК или рабочая станция 1 или несколько процессоров От процессорного элемента до компьютера.
Взаимодействие узлов Разделяемые файлы, удаленный вызов процедур, обмен сообщениями, уровень процессов Обмен сообщениями Общая разделяемая (SMP) или распределенная (DSM) память Обмен сообщениями, разделение переменных распределенной памятью
Планирование вычислительных работ Независимые очереди процессов Множество скоординированных очередей Одна очередь Одна очередь на пост узле
Тип и наличие копий операционной системы N копий распределенной ОС N копий или N разных ОС или микроядер Одна монолитная (для SMP), от 1 до N (для DSM) N микроядер монолитной ОС или N копий распределенной ОС.
Адресное пространство Множественное Множественное или единое Единой Множественное или единой

 

Мульти компьютеры – это совокупность объединенных сетью отдельных вычислительных модулей, каждый из которых управляется собственной операционной системой. Узлы мульти компьютера не имеют общих структур кроме сети, обладают высокой степенью автономности и могут состоять из отдельных компьютеров или представлять собой различные комбинации кластеров. Для распределенной операционной системы мульти компьютер выглядит как виртуальный однопроцессорный ресурс; взаимодействие процессов реализуется с помощью явно заданных операций связи между отдельными вычислителями. Обычно в мульти компьютере реализуется согласованный сетевой протокол, и нет единой очереди выполняющихся процессов.

Кластер – это набор компьютеров, рассматриваемый операционной системой, системным программным обеспечение, программными приложениями и пользователями как единая система. Кластеры получили широкое распространение благодаря высокому уровню готовности при относительно низких затратах. Высокая готовность объясняется отсутствием совместно используемой оперативной памяти и наличием в каждом узле копий ОС. Специальной ПО производит контроль работоспособности узлов. Если какой-либо узел кластера считается вышедшим из строя, то его ресурсы и программы переназначаются на другие узлы.

Два типичных способа организации кластеров – это архитектура с разделяемыми дисками и архитектура без разделяемых дисков.

 

 

Симметричные мультипроцессоры . SMP системы состоят из нескольких десятков процессоров, разделяющих общую основную (оперативную) память и объединенных общей коммуникационной системой.

 

Каждый процессор имеет доступ ко всей основной памяти, может прерывать другие процессоры и выполнять операции ввода/вывода. Пропускная способность коммуникационной системы достаточна для поддержания быстрого доступа к памяти. У отдельных процессоров имеется один или несколько уровней собственной кэш памяти. При этом возникает проблема сохранения когерентности данных, то есть согласованных изменений содержимого КЭШей и общей памяти.

Когда предотвращается использование копий данных в КЭШе какого-либо процессора, если они подверглись модификации в другом процессоре. Следовательно, если модифицируется одна из копий данных, остальные копии должны либо также модифицироваться, либо объявляться недостоверными.

Достаточный объем КЭШа и сравнительно небольшое количество процессоров в SMP системах позволяет удовлетворить обращение к основной памяти, поступающих от нескольких процессоров. Так, что время доступа к общей памяти примерно одинаково для всех процессоров. Это объясняет еще одно название таких архитектур UMA (Uniform Memory Access). Передача данных в таких системах между КЭШами разных процессоров выполняется значительно быстрее, чем обмен данными между узлами кластера или мультикомпьютера.

Поэтому SMP архитектуры хорошо масштабируются с целью увеличения производительности и обработки большого числа коротких транзакций, свойственных банковским приложениям.

Сохранение когерентности требует специальных аппаратных средств быстрой модификации копий данных. Если при этом следовать модели строгой согласованности, когда каждая операция возвращает последнее записанное значение, то снижение производительности системы неизбежно. Невысокая степень готовности SMP систем объясняется сильной связанностью процессоров и наличием одной операционной системы, разделяемой всеми процессорами.



<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Основы теории управления. 14.09 | Тема: «Вычисление и обмен данных в масштабируемых системах».


Карта сайта Карта сайта укр


Уроки php mysql Программирование

Онлайн система счисления Калькулятор онлайн обычный Инженерный калькулятор онлайн Замена русских букв на английские для вебмастеров Замена русских букв на английские

Аппаратное и программное обеспечение Графика и компьютерная сфера Интегрированная геоинформационная система Интернет Компьютер Комплектующие компьютера Лекции Методы и средства измерений неэлектрических величин Обслуживание компьютерных и периферийных устройств Операционные системы Параллельное программирование Проектирование электронных средств Периферийные устройства Полезные ресурсы для программистов Программы для программистов Статьи для программистов Cтруктура и организация данных


 


Не нашли то, что искали? Google вам в помощь!

 
 

© life-prog.ru При использовании материалов прямая ссылка на сайт обязательна.

Генерация страницы за: 0.004 сек.