Актуальность параллельного программирования

Главная Форумы Программирование Параллельное программирование Актуальность параллельного программирования

В этой теме 0 ответов, 1 участник, последнее обновление  Васильев Владимир Сергеевич 5 мес., 3 нед. назад.

  • Автор
    Сообщения
  • #3872

    Постоянно расчет спрос на компьютеры, работающие с все более и более высокой скоростью. Фармацевты постоянно разрабатывают новые лекарственные вещества и препараты с помощью компьютера. Астрономы пытаются воспроизвести историю Вселенной, начиная с большого взрыва и заканчивая сегодняшним днем. Разработчики летательных аппаратов могли бы получать более точные результаты, не строя огромные аэродинамические трубы, а всего лишь проектируя свои конструкции на компьютере. Не смотря на все возрастающую мощность компьютеров, для решения многих нетривиальных задач (промышленных, научных, технических) никогда не хватит их возможностей.

    Не смотря на все большее увеличение быстродействия процессоров, до сих пор встречается проблема скорости передачи информации. Это происходит из-за того, что скорость распространения электромагнитных волн в медных проводах и света в оптико-волоконных кабелях все же остается равной 20 см/нс. Помимо этого, чем быстрее работает процессор, тем сильнее он нагревается, поэтому возникает задача защиты его от перегрева.

    Разработчики компьютеров работают над повышением производительности своих машин. Один из способов заставить ускорить работу процессоров – повышение их таковой частоты, однако этот способ имеет технологические ограничения. Поэтому для повышения производительности при данной тактовой частоте процессора большинство разработчиков используют параллелизм, заключающийся в одновременном выполнении двух и более операций.

    Рассмотрим две основные формы параллелизма: параллелизм на уровне команд и параллелизм на уровне процессов. В первом случае над одним заданием работают одновременно несколько процессов, о втором же случае – параллелизм реализуется посредством запуска большого количества команд каждую секунду. Оба подхода обладают своими преимуществами.

    Параллелизм можно использовать на разных уровнях. На самом низком уровне он может быть использован в процессоре за счет конвейеризации и суперскалярной архитектуры с несколькими функциональными блоками.

    На следующем уровне возможно внедрить в систему внешние платы ЦП с улучшенными вычислительными возможностями. Как правило, подключаемые процессоры реализуют специальные функции: обработку сетевых пакетов, криптографию, обработку мультимедийных данных. С помощью этих функций возможно увеличение производительности специализированных приложений в 5-10 раз.

    В последнее время через Интернет интегрируются целые организации, в результате чего формируются слабо связанные распределенные вычислительные сетки, или решетки.

    Если процессоры или обрабатывающие элементы, которые располагаются далеко друг от друга и обмениваются небольшими объемами данных с большими задержками, то их называют в свою очередь слабо связанными (loosely coupled). Если процессоры или обрабатывающие элементы, находятся рядом и обмениваются большими объемами данных с небольшими задержками, то их называют сильно связанными (tightly coupled).

    Ориентация Фон-Неймановской архитектуры направлена на последовательное исполнение команд программы. В настоящее время требования к производительной вычислительной технике все более возрастают, и, как следствие, становится очевидным ограничение данного подхода. Будущее за переходом к параллельным вычислениям, как в рамках одной ВМ, так через создание многопроцессорных систем и сетей, которые объединят как отдельные процессоры, так и отдельные вычислительные машины. Термин «вычислительная система» более подходящий вместо термина «вычислительная машина». Отличие вычислительной системы от вычислительной машины состоит в средствах, которые реализуют параллельную обработку, за счет построения параллельных ветвей в вычислениях [2].

    Литература

    1. Баденко В.Л. Высокопроизводительные вычисления. Учебное пособие. — СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2010. – 180 с.
    2. Барский А.Б. Параллельные информационные технологии: Учебное пособие/А.Б. Барский.-М.: Интернет-университет информационных технологий; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007.-503 с.: ил.,таб.-(серия «Основы информационных технологий»)- с.20-28, с.56-58.

Для ответа в этой теме необходимо авторизоваться.