Параллельные вычислительные системы
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
?ество: развитие элементной базы и использование новых решений в архитектуре компьютеров.
Попробуем разобраться, какой из этих факторов оказывается решающим для достижения рекордной производительности. Обратимся к известным историческим фактам. На одном из первых компьютеров мира - EDSAC, появившемся в 1949 году в Кембридже и имевшем время такта 2 микросекунды (2*10-6 секунды), можно было выполнить 2*n арифметических операций за 18*n миллисекунд, то есть в среднем 100 арифметических операций в секунду. Сравним с одним вычислительным узлом современного суперкомпьютера Hewlett-Packard V2600: время такта приблизительно 1.8 наносекунды (1.8*10-9 секунд), а пиковая производительность около 77 миллиардов арифметических операций в секунду.
Что же получается? За полвека производительность компьютеров выросла более чем в семьсот миллионов раз. При этом выигрыш в быстродействии, связанный с уменьшением времени такта с 2 микросекунд до 1.8 наносекунд, составляет лишь около 1000 раз. Откуда же взялось остальное? Ответ очевиден - использование новых решений в архитектуре компьютеров. Основное место среди них занимает принцип параллельной обработки данных, воплощающий идею одновременного (параллельного) выполнения нескольких действий.
К сожалению, чудеса в нашей жизни совершаются редко. Гигантская производительность параллельных компьютеров и суперЭВМ с лихвой компенсируется стоимостью и сложностью их использования. Но даже вопросы, возникающие вокруг суперкомпьютеров, ставят в тупик. Например, простой пример и жизни: землекоп выкопает яму за один час. Как вы думаете, 60 землекопов выкопают яму за одну минуту? Так и в компьютере: начиная с некоторого момента, они будут просто мешать друг другу, не ускоряя, а замедляя работу.
Но все вопросы, сопровождающие суперкомпьютер, конечно же, решаются. Да, использовать суперкомпьютер сложнее, чем PC: нужны дополнительные знания и технологии, высококвалифицированные специалисты, более сложная структура информации. Написать эффективную параллельную программу сложнее, чем последовательную, да и вообще создание параллельного программного обеспечения для параллельных компьютеров - основная проблема суперкомпьютерных вычислений. Но без суперЭВМ сегодня не обойтись, и отрадно, что в нашей стране есть понимание необходимости развития этих технологий. В ноябре 2000 года в Президиуме РАН состоялось открытие межведомственного суперкомпьютерного центра. В процессе становления суперкомпьютерные центры в Дубне, Черноголовке, Институте прикладной математики им. М.В. Келдыша и т.п.
Создана и развивается линия отечественных суперкомпьютеров МВС-100. За рубежом также происходит интенсивное развитие суперкомпьютеров всех типов (векторные, кластерные и т.п.), и использование их практически во всех отраслях человеческой жизни. А иначе и нельзя, так как параллельные компьютеры и вычисления - не будущее, а реальность.
Глоссарий
ПонятиеОпределениеАрхитектура вычислительной машиныконцептуальная структура вычислительной машины, определяющая проведение обработки информации и включающая методы преобразования информации в данные и принципы взаимодействия технических средств и программного обеспечения. Кластергруппа компьютеров, объединённых высокоскоростными каналами связи и представляющая с точки зрения пользователя единый аппаратный ресурс. Когерентность кэшасвойство кэшей, означающее целостность данных, хранящихся в локальных кэшах для разделяемого ресурса. Компьютерная памятьустройство хранения информации, запоминающее устройство - часть вычислительной машины, физическое устройство или среда для хранения данных, используемых в вычислениях, в течение определённого времени. Многопроцессорностьмультипроцессорность, многопроцессорная обработка, - использование пары или большего количества физических процессоров в одной компьютерной системе. Оперативная памятьэнергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой временно хранятся данные и команды, необходимые процессору для выполнения им операции. Параллельные вычислениятакой способ организации компьютерных вычислений, при котором программы разрабатываются как набор взаимодействующих вычислительных процессов, работающих параллельно. Параллельные вычислительные системыэто физические компьютерные, а также программные системы, реализующие тем или иным способом параллельную обработку данных на многих вычислительных узлах. Сеть передачи данныхсовокупность оконечных устройств (терминалов) связи, объединённых каналами передачи данных и коммутирующими устройствами (узлами сети), обеспечивающими обмен сообщениями между всеми оконечными устройствами. Суперкомпьютервычислительная машина, значительно превосходящая по своим техническим параметрам большинство существующих компьютеров. Центральный процессорэлектронный блок либо микросхема - исполнитель машинных инструкций (кода программ), главная часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера.
Список использованных источников
1.Антонов А.С. Введение в параллельные вычисления, М.: Изд-во МГУ, 2002, 346 с.
2.Борисов М. UNIX-кластеры // М.: Открытые системы, 2005г, 237 с.
.Вычислительная техника и программирование / Под ред. А.В. Петрова - М.: Высшая школа, 2003, 385 с.
.Демьяненко В.Ю. Программные средства создания и ведения баз данных. - М.: Финансы и статистика, 2001, 316 с.
.Кузьминский М. Векторно-параллельные суперкомпьютеры NEC // М.: Открытые си