Параллельные вычислительные системы

Презентация по Архитектуре  ЭВМ 
на тему: 
Параллельные вычислительные системы

 

Выполнил: Исмаилов Чингиз

Факультет: ФАПИ

Группа: ИСТ-09

Проверил: Дадашова А.

 

Содержание

 

1. Первые упоминания о параллелизме.
2. Определение параллелизма.
3. Супер ЭВМ.
4. Классификация параллельных ВС. 
   Классификация Флинна.
5. Векторно-конвейерные ВС.
6. Векторно-параллельные ВС.

Чарльз Бэббидж 
Первые упоминания о параллелизме.

 

" В случае выполнения  серии идентичных вычислений,  подобных операции умножения  и необходимых для формирования  цифровых таблиц, машина может  быть введена в действие с  целью  выдачи  нескольких  результатов одновременно,  что  очень существенно сократит весь  объем процессов" 

Определение параллелизма

 

 Параллельная вычислительная система  -вычислительная система, у которой имеется по меньшей мере более одного устройства управления или более одного центрального обрабатывающего устройства,  которые работают одновременно.

А.С.Головкин

            Параллелизм - воспроизведение в нескольких копиях некоторой аппаратной структуры,  что позволяет достигнуть повышения производительности за счет одновременной работы всех элементов структуры, осуществляющих решение различных частей этой задачи.

                                 (П.М. Коуги)

 

Супер ЭВМ

 

Впервые термин суперЭВМ был использован в начале 60-х годов, когда группа специалистов Иллинойского университета (США) под руководством доктора Д. Слотника предложила идею реализации первой в мире параллельной вычислительной системы.

Суперкомпьютеры это…

• Компьютер с производительностью свыше  10 000 млн. теоретических операций в сек.
• Компьютер стоимостью более 2 млн. долларов.
• Штучно или мелкосерийно выпускаемая вычислительная система, производительность которой многократно превосходит производительность массово выпускаемых компьютеров.
• Вычислительная система, сводящая проблему вычислений любого объема к проблеме ввода/вывода.

 

Суперкомпьютер Blue Gene

Классификация параллельных ВС. 
Классификация Флинна.

 

Наибольшее распространение получила классификация вычислительных систем, предложенная в 1966 г. профессором Стенфордского университета М.Д.Флином (M.J.Flynn). Эта классификация охватывает только два классификационных признака – тип потока команд и тип потока данных.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис 1. Классификация по типу потока команд

Рис 2. Классафикация по типу потока данных.  
 
Одиночный поток данных обязательно предполагает наличие в вычислительной системе только одного устройства оперативной памяти и одного процессора. Однако при этом процессор может быть как угодно сложным, так что процесс обработки каждой единицы информации в потоке может требовать выполнения многих команд. 
Множественный поток данных состоит из многих зависимых или независимых одиночных потоков данных. 

Помимо классификации , вычислительные системы делятся на 4 типа:

• SISD (ОКОД)
• MISD (МКОД)
• SIMD (ОКМД)
• MIMD (МКМД)

 

SISD-представляет собой классическую однопроцессорную ЭВМ фон-неймановской архитектуры.

 

MISD - на вычислительную системы MISD существуют различные точки зрения. По одно них – за всю историю развития вычислительной техники системы MISD не были созданы.

 

SIMD-содержит много процессоров, которые синхронно (как правило) выполняют одну и ту же команду над разными данными. Системы SIMD делятся на два больших класса.

 

MIMD-содержит много процессоров, которые (как правило, асинхронно) выполняют разные команды над разными данными.

 

Векторно-конвейерные  вычислительные системы.

 

Основные принципы, заложенные в архитектуру векторно-конвейерных систем:

• конвейерная организация обработки потока команд;
• введение в систему команд набора векторных операций, которые позволяют оперировать с целыми массивами данных.

Типичными представителями  такой архитектуры являются компьютеры CRAY J90/T90, CRAY SV1, NEC SX-4/SX-5.

 

Векторно-конвейерные процессоры - Cray - 1

 

Компания Cray Research в 1976г. выпускает первый векторно-конвейерный компьютер CRAY-1:

• время такта 12.5нс,
• 12 конвейерных функциональных устройств
• пиковая производительность 160 миллионов операций в секунду,
• оперативная память до 1Мслова (слово - 64 разряда),
• цикл памяти 50нс.

Векторно-параллельные вычислительные системы

 

PVP-системы строятся из векторно-конвейерных процессоров, в которых предусмотрены команды однотипной обработки векторов независимых данных.

Как правило, несколько  таких процессоров (1-16) работают одновременно над общей памятью (аналогично SMP) в рамках многопроцессорных конфигураций. Несколько таких узлов могут  быть объединены с помощью коммутатора (аналогично MPP).

 

Векторно-параллельные суперкомпьютеры.

 

Многопроцессорные векторные суперкомпьютеры NEC SX-6/7 - одни из мощных серийно выпускаемых  векторных система. Первую строку в  рейтинге TOP500 крупнейших суперкомпьютеров мира с 2002 года удерживает уникальная векторная система NEC Earth Simulator.

Основными компонентами векторно-параллельного процессора являются:

совокупность скалярных процессоров (Р);

совокупность модулей оперативной  памяти (М);

коммуникационная  среда;

устройство общего управления.

 

 

 

Заключение

 

В заключении хотелось бы сделать  пару выводов из всего, что было вам  представлено.

Параллельные вычислительные системы, как часть архитектуры  ЭВМ, стала намного популярней в  связи с прорывом научных открытий, исследований, что привело также  к  созданию нового подраздела науки  называющейся «Анализ параллельных вычислений» целью которой, является обнаружение не достатка, также разработка программ для различных модулей, с использованием различных языков программирования.

Конец. 
Спасибо за внимание.