Дәріс конспектілері (тезистері) уе-10-20 фр 03
жүктеу/скачать 2,05 Mb.
|
Дәріс мәтіні
- Бұл бет үшін навигация:
- Пайдаланылған әдебиеттер
- 19-Дәріс Тақырыбы : Ортақ жадылы параллель компьютерлер. Жоспар
| Бақылау сұрақтары:
Процессораралық арақатынас секциясы. Процессордың регистрлік құрылымы. Функционалдық құрылғылар. Адрестік екі функционалдық құрылғыны қандай сандарды қосуға, азайтуға және көбейтуге арналған. Процессордағы негізгі және аралық регистрлер жиыны. Пайдаланылған әдебиеттер 1. Воеводин Вл. Параллельные вычисления. Санкт-Петербург, 2012 г. 2. Грегори Р. Эндрюс. Основы многопоточного, параллельного и распределенного программирования. Пер. с. англ. –М.: Издательский дом «Вильямс», 2013 г. 3. Акжалова А.Ж. Параллельные вычисления (учебное пособие). – Алматы, 2014 г. 4. Дүйсембиев Е.Е. Параллель есептеулер. Оқулық – Алматы 2011 ж. 19-Дәріс Тақырыбы: Ортақ жадылы параллель компьютерлер. Жоспар: ссNUMA архитектурасы. HP Superdome компьютері архитектурасы. HP Superdome компьютері процессорының жадыға қатынасы кезіндегі үш түрлі бөгелістері. Ортақ жадылы параллель компьютерлерді пайдаланушылардың оларға деген қатынасы әрқашанда бірмәнді болмады. Бір жағынан, компьютерлердің бұл класын бағдарламалау таратылған жадылы есептеу кластерін бағдарламалауға қарағанда едәуір қарапайым болып табылады. Бұл жағдайда, массивтердің таратылуын ойлап қажеті жоқ, бағдарламалардың ішкі параллельділігі жеңіл сипатталады, жөндеу процесі тезірек жүреді. Екінші жағынан, бұл компьютерлер класының классикалық түрлерінің екі кемшілігі бар: процессорлар саны аз және олардың бағасы өте жоғары. Бірыңғай адрестік кеңістікте жұмыс істеуін сақтай отырып, процессорлар санын көбейту үшін әртүрлі шешімдер ұсынылды. Соның бірі соңғы жылдары кең тараған нұсқа ссNUMA (cache coherent Non Uniform Memory Access) архитектурасы негізіндегі шешім. Мұндай архитектурада компьютердің жадысы физикалық тұрғыдан таратылған (бөлінген), ол оның масштабталу потенциалын едәуір арттырады. Сонымен қатар мұнда жады логикалық тұрғыдын ортақ болып қалады. Бұл SMP компьютерлері үшін жасалған программалау әдістері мен барлық технологияларды пайдалануға мүмкіндік береді. Мұндай архитектурада жекелеген процессорлардың кэш-жадысының мазмұны аппаратура деңгейінде жедел жады мазмұнымен үйлеседі (кэштің когеренттілік мәселесі шешіледі, cache coherence problem). SMP компьютерлерімен салыстырғанда процессорлар санын едәуір арттыра отырып, ссNUMA архитектурасы ортақ жадылы компьютерлерге тән емес қосымша ерекшеліктерді ұсынды. Жадыға қатынау уақыты бұл қатынастың түріне, яғни жергілікті немесе қашықтағы жадыға екеніне байланысты. Бағдарламаны жазу процесі өзгермей қалады, және жадының физикалық таратылуы бағдарламашыға көрінбейді. Бірақ-та, бағдарламаның тиімділігі жадыға қатынаудың «біртекті еместік» дәрежесіне тікелей байланысты екендігі түсінікті болуы анық. Осы класқа жататын компьютерлер архитектурасын зерттеуді Hewlett Packard Superdome есептеу жүйесін мысалға ала отырып жүргізіп көрейік. Компьютер 2000 жылы пайда болды, ал 2001 жылы қараша айында өткен Тор 500 тізімінде олар 147 позицияны иеленіп үлгерді. Стандартты комплектіде, Hewlett Packard Superdome компьютері жүйені одан ары кеңейтуге мүмкіндік бере отырып, 2-ден 64 процессорларға дейін біріктіре алады. Барлық процессорлар ссNUMA архитектурасына сәйкес ұйымдастырылған ортақ жадыға қатынай алады. Бұл біріншіден, барлық процестер дәстүрлі оқу/жазу операциялары арқылы кезкелген жады байтын адрестей отырып, бірыңғай адрестік кеңістікте жұмыс істей алады дегенді білдіреді. Екіншіден, жойылған жадыға қатынауға қарағанда, жүйедегі жергілікті (локальді) жадыға қатынау біршама тезірек жүреді. Үшіншіден, процессорлардың кэш-жадысында туындайтын деректердің мүмкін сәйкессіздіктері мәселелері аппаратура деңгейінде шешілген. Максималды конфигурацияда Superdome компьютерінде жедел жады 256 Гбайт-қа дейін болуы мүмкін. Компанияның жақын келешектегі жоспарының бірі - компьютер жадысын 1 Тбайтқа дейін жеткізу. Hewlett Packard Superdome компьютерінің архитектурасы, онда микропроцессорлардың бірнеше түрін (типін) пайдалана алатындай етіп жобаланған. Бұл әрине, HP Superdome есептеу жүйесі үшін дәстүрлі РА ұрпағындағы процессорлар: РА-8600 және РА-8700. Сонымен қатар, есептеу жүйесі НР және Intel компаниялары бірігіп құрастырған процессорлардың IA-64 архитектуралы келесі ұрпағын да пайдалануға толық дайындалған. HP Superdome компьютері архитектурасының негізін айырып/қосқыштардың иерархиялық жүйесімен байланысқан есептеу ұяшықтары (cells) құрайды. Әрбір ұяшық, барлық қажетті компоненттері бар бір тақшада жүзеге асырылатын симметриялық мультипроцессор болып табылады (28 - сурет): •процессорлар (4-ке дейін); •оперативті жады ( 16 Гбайтқа дейін); •ұяшық бақылаушысы; •қорек көзін түрлендірушілер; • енгізу/шығару жүйесімен байланыс. Hewlett Packard Superdome ұяшықтары жаңа заманғы ссNUMA компьютерлерінің архитектуралық элементтерімен көп ұқсас болып келеді. Hewlett Packard Superdome компьютерінде мұндай элемент болып ұяшық, SGI Origin 3x00 типті машиналарында торап (node), ал Compad Alphaserver GS320 сериялы компьютерлерде - QBB (Quad Building Block) болады. Барлық жүйелерде әрбір элемент 4 процессордан тұрады. 28 сурет. Hewlett Packard Superdome компьютері ұяшықтарының құрылымы. Superdom компьютерінің ұяшық архитектурасында басты орынды ұяшық бақылаушысы (контроллер) алады. Бақылаушы - құрамында 24 миллион транзисторы бар күрделі құрылғы. Ұяшықтың әрбір процессоры үшін бақылаушыда өзінің арнайы порттары бар. Әрбір процессор мен контроллер арасындағы деректермен алмасу жылдамдығы 2 Гбай/с. Ұяшықтың жадысы 2 - 16 Гбайт құрайды. Ол әрқайсысының ұяшық бақылаушысында өз порты бар 2 банкаға бөлінген. Контроллер мен әрбір банк арасындағы ақпаратты (деректерді) алмасу жылдамдығы 2 Гбайт/с. Ұяшық бақылаушысының бір порты әрқашан сыртқы коммутатормен байланысқан. Ол ұяшық процессорларын жүйедегі басқа процессорлармен алмастыру үшін қажет. Бұл порттың жұмысының жылдамдығы 8 Гбайт/с. Процессор, жады басқа ұяшықтар және сыртқы орта арасындағы интерфейстік функцияларын (қызметтерін) орындай отырып, ұяшық контроллері процессорлардың кэш жадысының когеренттігіне де жауап береді. HP Superdome компьютерінде процессордың жадыға қатынасы кезінде үш түрлі бөгелістер болуы мүмкін: - процессор және жады бір ұяшықта орналасады; бұл жағдайда бөгеліс минималды; - процессор және жады әртүрлі ұяшықтарда орналасады, бірақ бұл екі ұяшық та бір коммутаторға жалғастырылған; - процессор және жады әртүрлі ұяшықтарда орналасады, және бұл екі ұяшық әртүрлі коммутаторларға жалғастырылған; бұл жағдайда сұраныс екі коммутатор арқылы өтуі тиіс және бөгелістер максималды болады. жүктеу/скачать 2,05 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|