Параллельная обработка информации в вычислительных системах. Конвейерная обработка. Мультипрограммный режим, формула Литтла. Ярусно-параллельная форма представления программы.

Параллельное программирование

Основные способы организации параллельной обработки информации: есть 3 способа обработки информации:

1.Совмещение во времени различных этапов выполнения различных задач (это мультипрограммный режим)

2.Конвеерная обработка информации

3.Одновременное решение различных задач или различных частей одной задачи.

Первый два способа могут быть реализованы даже в случае однопроцессорных ЭВМ с доменовской архитектурой.

Мультипрограммный режим организуется программными средствами ОС или средствами среды программирования.

Конвейерная обработка – организуется в однопроцессорных ЭВМ на уровне отдельных устройств (внутри микропроцессора организуется конвеер программ: это называется параллелизмом).

Третий способ может быть реализован только в многопроцессорных устройствах.

Мультипрограммный режим, формула Литтла:

Сущность мультипрограммного режима состоит в том, что в системе одновременно обрабатывается несколько задач, между которыми распределяется имеющиеся ресурсы. Наиболее эффективно оно в том случае, если в задаче требуется различные устройства, которые могут функционировать параллельно.

Целью является увеличение производительности в системе.

Число задач одновременно находящихся в системе называется уровнем мультипрограммирования.

λ - производительность

u- время ответа

М – коэффициент, соответствующий мультипрограммированию

М* - точка насыщения мультипрограммной смеси

С увеличением количества задач производительность системы повышается, а время ответа растет незначительно. Это до тех пор, пока уровень мультипрограммирования не достигнет М*, это значение – количество устройств, которое имеется в системе, используется задачами и могут функционировать параллельно. Значение * - точка нахождения мультипрограммной смеси. Увеличение количества достижения точки насыщения мультипрограммной смеси, очевидно не имеет смысла.

Производительность, время ответа и уровень мультипрограммирования связаны между собой формулой Литтла: λ=М/U. Режим мультипрограммной обработки является коэффициент мультипрограммирования. Пусть в системе имеется N устройств, загрузка которых равна p₁…p_n , где p_i=T_i/T. T_i – время в течении которого устройство использовалось (функционировало). T – общее время работы системы. Тогда коэффициент

m= λ/ λ1, где λ – производительность, которая достигнута в системе с мультипрограммированием, λ1 – производительность системы в однопроцессорном режиме. Т.е. коэффициент МП характеризует повышение производительности системы за счет мультипрограммирования.