Вычислительная математика Учебно-практическая задача Пути достижения параллелизма Моделирование и анализ параллельных вычислений Каскадная схема суммирования

Процессы и ресурсы Учебно-практическая задача

Модели функционирования параллельных программ

Организация программ как системы процессов

Выделенные особенности одновременного выполнения нескольких процессов могут быть сформулированы в виде ряда принципиальных положений, которые должны учитываться при разработке параллельных программ:

-       моменты выполнения командных последовательностей разных процессов могут чередоваться по времени;

-       между моментами исполнения команд разных процессов могут выполняться различные временные соотношения (отношения следования); характер этих соотношений зависит от количества и быстродействия процессоров и загрузки вычислительной системы и, тем самым, не может быть определен заранее;

-       временные соотношения между моментами исполнения команд могут различаться при разных запусках программ на выполнение, т.е. одной и той же программе при одних и тех же исходных данных могут соответствовать разные командные последовательности вследствие разных вариантов чередования моментов работы разных процессов;

-       доказательство правильности получаемых результатов должно проводиться для любых возможных временных соотношений для элементов временных траекторий процессов;

-       для исключения зависимости результатов выполнения программы от порядка чередования команд разных процессов необходим анализ ситуаций взаимовлияния процессов и разработка методов для их исключения.

Перечисленные моменты свидетельствуют о существенном повышении сложности параллельного программирования по сравнению с разработкой "традиционных" последовательных программ.

Схема соединения процессоров в виде плоской решетки При таком типе соединения максимальное расстояние между процессорами окажется равным 6 (количество связей между процессорами, отделяющих самый ближний процессор от самого дальнего). Теория же показывает, что если в системе максимальное расстояние между процессорами больше 4, то такая система не может работать эффективно. Поэтому, при соединении 16 процессоров друг с другом плоская схема является не эффективной. Для получения более компактной конфигурации необходимо решить задачу о нахождении фигуры, имеющей максимальный объем при минимальной площади поверхности. В трехмерном пространстве таким свойством обладает шар. Но поскольку нам необходимо построить узловую систему, то вместо шара приходится использовать куб (если число процессоров равно 8) или гиперкуб, если число процессоров больше 8. Размерность гиперкуба будет определяться в зависимости от числа процессоров, которые необходимо соединить. Так, для соединения 16 процессоров потребуется 4-х мерный гиперкуб. Для его построения следует взять обычный 3-х мерный куб, сдвинуть в еще одном направлении и, соединив вершины, получить гиперкуб размером 4.

Наряду с расширением области применения, по мере совершенствования МВС происходит усложнение и увеличение количества задач в областях, традиционно использующих высокопроизводительную вычислительную технику. В настоящее время выделен круг фундаментальных и прикладных проблем, объединенный понятием "Grand challenges", эффективное решение которых возможно только с использованием сверхмощной вычислительных ресурсов.

Информатика, черчение, математика