Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65
Telegram: sibac
Прием заявок круглосуточно
График работы офиса: с 9.00 до 18.00 Нск (5.00 - 14.00 Мск)

Статья опубликована в рамках: IV Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ» (Россия, г. Новосибирск, 22 августа 2016 г.)

Наука: Информационные технологии

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Икаев Е.С., Миннуллина Э.И., Исмагилова А.А. МНОГОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ И ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ // Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ: сб. ст. по мат. IV междунар. студ. науч.-практ. конф. № 4(1). URL: https://sibac.info/archive/meghdis/1(4).pdf (дата обращения: 19.05.2022)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

МНОГОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ И ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ

Икаев Евгений Сергеевич

Студент  магистратуры, Факультет Института Компьютерных Технологий и Защиты Информации, КАИ, г. Казань

Миннуллина Эльвира Искандаровна

Студент бакалавриата, Факультет Института Компьютерных Технологий и Защиты Информации, КАИ, г. Казань

Исмагилова Алина Айдаровна

Студент бакалавриата, Факультет Института Компьютерных Технологий и Защиты Информации, КАИ, г. Казань

Вычислительная техника постоянно развивается, поэтому очень важно найти принцип, по которому можно будет ее классифицировать. При использовании высокоскоростных элементов и способности параллельно выполнять большое количество операций любая техника становится высокопроизводительной. Важно отметить, что именно умение выполнять работу параллельно сразу нескольких устройств, ускоряет выполнение основных операций.

Среди причин, по которым появились многопроцессорные системы (МС), отметим следующие:

1.Повышение производительности ВС. Многие задачи невозможно выполнять на одном микропроцессоре и тогда используют вспомогательные средства ВС. Во время этого микропроцессоры работают параллельно, что уменьшает время решения задач.

2. Приближение МС к источникам и приемникам информации. Такое решение уменьшает стоимость и увеличивает надежность и работоспособность систем.

3. Совместное использование переферийного оборудования. МС делятся на:

- однородными и

- неоднородными.

Однородные МС содержат процессоры одного типа. Неоднородные МС используют различные процессоры.

Структура МС бывает одноуровневой, когда процессоры находятся на одном уровне обработки данных или многоуровневой, когда есть один главный процессор и несколько вспомогательных.

Самой первой классификацией систем параллельной обработки данных считается классификация архитектур вычислительных систем. Это деление основывается на понятии потока команд или данных. Существует четыре вида архитектур:

- Одиночный поток команд и данных (SISD). В этом случае команды поступают друг за другом.

- Большой поток команд и единичный поток данных (MISD). Это подразумевает существование нескольких процессоров, которые работают с одним потоком данных.

- Одиночный поток команд и большой поток данных (SIMD). Все элементы процессора работают с одной программой. Такая система состоит из большого количества процессоров, что ведет к повышению производительности решения задач.

- Большой поток команд и данных (MIMD).В этом случае каждый процессор работает со своей программой. Эта архитектура обладает большой гибкостью.

В МС все центральные процессоры могут быть равноценными, а некоторые из них могут быть зарезервированы для особых целей.

Существует другое разделение МС по признаку разделения вычислительных ресурсов:

1.Системы с симметричной мультипроцессорной обработкой (SMP);

2.Системы, построенные по принципу неоднородного доступа к памяти (NUMA);

3.Кластеры;

4.Системы вычислений с массовым параллелизмом (MPP).

Самым высоким уровнем объединения ресурсов может выделиться SMP система (Рисунок 1). Она представляет собой мощный вычислительный комплекс с вычислительными ресурсами.

 

Система с симметричной мультипроцессорной обработкой

Рисунок 1.Система с симметричной мультипроцессорной обработкой.

NUMA система состоит из однопроцессорных узлов или  SMP компьютеров. У каждого узла существует пространство ОП и ввода/вывода. Но каждый узел имеет возможность обратиться к пространству ОП и ввода/вывода другого узла (Рисунок 2). Это значит, что процессор может обратиться к любой ячейки памяти, если он имеет разрешение на это.

Кластер можно определить как единицу хранения данных.

МРР являются МС с распределенной памятью, в которой происходит объединение похожих вычислительных узлов (Рисунок 3.).

 

Система, построенная по технологии неоднородного до ступа к памяти

Рисунок 2. Система, построенная по технологии неоднородного доступа к памяти.

 

Рисунок 3. МРР система.

Узел состоит из одного или нескольких процессоров, ОП, оборудование для коммуникации, систем ввода/вывода, то есть каждый узел может отдельно работать. При чем на каждом узле может работать своя полноценная ОС, либо упрощенный вариант, который поддерживает лишь базовые функции. В этом случае процессоры обращаются напрямую только к своей локальной памяти.

Возможность обращения к памяти других узлов обычно осуществляется при помощи передачи сообщений. В такой структуре устраняется проблема конфликтов при обращении к памяти и проблема согласованности кэш-памяти. Все это дает возможность бесконечно увеличивать число процессоров системы, а это увеличивает ее производительность.

 

Список литературы:

1.Андреев, А.М. Многопроцессорные вычислительные системы: теоретический анализ, математические модели и применение: Учебное пособие / А.М. Андреев, Г.П. Можаров, В.В. Сюзев. - М.: МГТУ им. Баумана, 2011. - 332 c.

2. Горнец, Н.Н. ЭВМ и периферийные устройства. Компьютеры и вычислительные системы: Учебник для студентов учреждений высш. проф. образования / Н.Н. Горнец, А.Г. Рощин. - М.: ИЦ Академия, 2012. - 240 c.

3. Шевченко, В.П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебник / В.П. Шевченко. - М.: КноРус, 2012. - 288 c.

Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом