Скачать презентацию Архитектура многопроцессорных вычислительных систем Лекция 1 Назначение Скачать презентацию Архитектура многопроцессорных вычислительных систем Лекция 1 Назначение

1_Архитектура_МВС.ppt

  • Количество слайдов: 23

Архитектура многопроцессорных вычислительных систем Лекция 1 Архитектура многопроцессорных вычислительных систем Лекция 1

Назначение и область применения МВС Можно выделить две основные сферы применения таких систем: 1. Назначение и область применения МВС Можно выделить две основные сферы применения таких систем: 1. Обработка транзакций в режиме реального времени (OLTP, on-line transaction processing). 2. Создание хранилищ данных для организации систем принятия решений (Data Mining, Data Warehousing, Decision Support System).

Назначение и область применения МВС Система для глобальных корпоративных вычислений – это, прежде всего Назначение и область применения МВС Система для глобальных корпоративных вычислений – это, прежде всего централизованная система, в которой работают все пользователи корпорации. Система должна всё время находиться в рабочем состоянии, поскольку даже кратковременные простои сети могут привести к громадным убыткам.

Назначение и область применения МВС Для организации такой системы не подойдёт обыкновенный сервер со Назначение и область применения МВС Для организации такой системы не подойдёт обыкновенный сервер со стандартной архитектурой. Высокопроизводительные системы должны отличаться такими характеристиками как повышенная производительность, масштабируемость, минимально допустимое время простоя.

Назначение и область применения МВС Круг задач (Grand challenges): • предсказание погоды, климата и Назначение и область применения МВС Круг задач (Grand challenges): • предсказание погоды, климата и глобальных изменений в атмосфере; • науки о материалах; • построение полупроводниковых приборов; • срерхпроводимость; • структурная биология; • разработка фармацевтических препаратов; • генетика; • квантовая хромодинамика; • астрономия; • транспортные задачи; • гидро- и газодинамика; • управляемый термоядерный синтез;

Назначение и область применения МВС Круг задач (Grand challenges): • эффективность систем сгорания топлива; Назначение и область применения МВС Круг задач (Grand challenges): • эффективность систем сгорания топлива; • геоинформационные системы; • разведка недр; • наука о мировом океане; • распознавание и синтез речи; • распознавание изображений.

Типы МВС • системы высокой надёжности; • системы для высокопроизводительных вычислений; • многопоточные системы. Типы МВС • системы высокой надёжности; • системы для высокопроизводительных вычислений; • многопоточные системы. Реальные системы могут содержать блоки, выполняющие все эти функции, либо какие-то другие, не входящие в этот список.

Повышение надёжности МВС – это идеальная схема для повышения надёжности ИВС. Благодаря единому представлению, Повышение надёжности МВС – это идеальная схема для повышения надёжности ИВС. Благодаря единому представлению, отдельные узлы или компоненты МВС могут незаметно для пользователя заменять неисправные элементы, обеспечивая непрерывность и безотказную работу сложных приложений (БД).

Устойчивость к катастрофам Узлы многопроцессорной системы могут быть разнесены на сотни километров. Работают механизмы Устойчивость к катастрофам Узлы многопроцессорной системы могут быть разнесены на сотни километров. Работают механизмы глобальной синхронизации данных между такими узлами.

Высокопроизводительные вычисления Предназначены для параллельных расчётов. Параллельнно работают несколько недорогих процессоров, обеспечивающих одновременное проведение Высокопроизводительные вычисления Предназначены для параллельных расчётов. Параллельнно работают несколько недорогих процессоров, обеспечивающих одновременное проведение большого числа операций. МВС собраны из многих компьютеров. Согласование таких вопросов как инсталляция, эксплуатация и одновременное управление большим числом компьютеров, технических требований параллельного и высокопроизводительного доступа к физическим и системным ресурсам.

Многопоточные системы Используются для обеспечения единого интерфейса к ряду ресурсов, которые могут со временем Многопоточные системы Используются для обеспечения единого интерфейса к ряду ресурсов, которые могут со временем произвольно наращиваться или сокращаться. Например, группа web-серверов.

Производительность МВС Производительность – количество операций, производимых системой за единицу времени. • Пиковая • Производительность МВС Производительность – количество операций, производимых системой за единицу времени. • Пиковая • Реальная

Пиковая производительность МВС – это величина, равная произведению пиковой производительности одного процессора на число Пиковая производительность МВС – это величина, равная произведению пиковой производительности одного процессора на число таких процессоров в данной машине. Эта характеристика является базовой. По ней производят сравнение высокопроизводительных вычислительных систем. Чем больше пиковая производительность, тем быстрее можно решать задачи (теоретически).

Реальная производительность Пиковая производительность, вообще говоря, недостижима при запуске конкретного приложения. Реальная производительность, достигаемая Реальная производительность Пиковая производительность, вообще говоря, недостижима при запуске конкретного приложения. Реальная производительность, достигаемая на данном приложении зависит от взаимодействия программной модели, в которой реализовано приложение, с архитектурными особенностями машины, на которой приложение запускается.

Вычисление производительности Способы: 1. Опирается на число команд, выполняемых компьютером за единицу времени. Единицей Вычисление производительности Способы: 1. Опирается на число команд, выполняемых компьютером за единицу времени. Единицей измерения является MIPS (Million Instructions Per Second). ? Количество инструкций ? Эффективность программирования Получается самое общее представление о производительности компьютера!

Вычисление производительности Способы: 2. Заключается в определении числа вещественных операций, выполняемых компьютером за единицу Вычисление производительности Способы: 2. Заключается в определении числа вещественных операций, выполняемых компьютером за единицу времени. Единицей измерения является Flops (Floating point operations per second) – число операций с плавающей точкой, производимых компьютером за одну секунду. Этот способ является более приемлемым для пользователя, поскольку ему известна вычислительная сложность программы. С помощью этой характеристики пользователь может получить нижнюю оценку времени её выполнения.

Определяющие факторы Пиковая производительность достигается при • отсутствии конфликтов при обращении к памяти, • Определяющие факторы Пиковая производительность достигается при • отсутствии конфликтов при обращении к памяти, • равномерной загрузке всех устройств.

Определяющие факторы В реальных условиях на выполнение конкретной программы влияют аппаратно -программные особенности компьютера: Определяющие факторы В реальных условиях на выполнение конкретной программы влияют аппаратно -программные особенности компьютера: • особенности структуры процессора, • система команд, • состав функциональных устройств, • реализация ввода/вывода, • эффективность работы компиляторов.

Определяющие факторы Определяющий фактор: время взаимодействия с памятью (строение, объём памяти, доступ к памяти). Определяющие факторы Определяющий фактор: время взаимодействия с памятью (строение, объём памяти, доступ к памяти).

Доступ к памяти В современных компьютерах наиболее эффективный доступ организуется в многоуровневой иерархической памяти. Доступ к памяти В современных компьютерах наиболее эффективный доступ организуется в многоуровневой иерархической памяти. В качестве уровней используются регистры и регистровая память, основная оперативная память, кэш-память, виртуальные и жёсткие диски, ленточные роботы.

Доступ к памяти Иерархия памяти – это особенность архитектуры компьютера, которая существенно влияет на Доступ к памяти Иерархия памяти – это особенность архитектуры компьютера, которая существенно влияет на производительность. Принцип формирования иерархии: при повышении уровня памяти скорость обработки данных должна увеличиваться, а объём памяти – уменьшаться. Эффективность использования достигается за счёт хранения часто используемых данных в памяти верхнего уровня, время доступа к которой минимально. Такая память обходится достаточно дорого, значит её объём не может быть большим.

Оценка эффективности работы вычислительных систем Тестовые программы: • LINPACK – программа, предназначенная для решения Оценка эффективности работы вычислительных систем Тестовые программы: • LINPACK – программа, предназначенная для решения системы линейных алгебраических уравнений с плотной матрицей. Используется для формирования списка самых мощных компьютеров мира (Top 500). • 24 Ливерморских циклов (The Livermore Fortran Kernels, LFK) (вычислительная гидродинамика). • NAS Parallel Bechmarks (NPB).

Оценка эффективности работы вычислительных систем Однако при всём разнообразии тестовые программы не могут дать Оценка эффективности работы вычислительных систем Однако при всём разнообразии тестовые программы не могут дать полного представления о работе компьютера в различных режимах. Задача определения производительности многопроцессорных вычислительных систем пока остаётся пока нерешённой.