并行計算機體系結(jié)構(gòu)-文庫吧資料
2024-10-08 19:14本頁面
【正文】 igin 2000 ： 1000次l 通信與CPU計算速度不匹配： 并行機分類l 參考資料：n 文獻1：P21P25；n 文獻6：第1章；n 文獻11；l 指令與數(shù)據(jù)流分類：n 單指令多數(shù)據(jù)流（SIMD）：按同一條指令，并行機的各個不同的功能部件同時對不同的數(shù)據(jù)進行不同的處理，例如：傳統(tǒng)的向量機、80年代初期的陣列機CM2，目前已經(jīng)退出歷史舞臺；n 多指令多數(shù)據(jù)流（MIMD）：不同的處理器可同時對不同的數(shù)據(jù)執(zhí)行不同的指令，目前所有并行機均屬于這一類；n 多指令單數(shù)據(jù)流（MISD）：至今沒出現(xiàn)l 當(dāng)前流行的高性能并行機體系結(jié)構(gòu)分類：（五類）n 對稱多處理共享存儲并行機（SMP：Symmetric MultiProcessing）；n 分布共享存儲并行機（DSM：Distributed Shared Memory）；n 大規(guī)模并行機（MPP：Massively Parallel Processors）；n 工作站（微機）機群（COW：Cluster Of Workstation、Beowulf PCCluster）；n 并行向量多處理機（PVP：Parallel Vector Processors）l 對稱多處理共享存儲并行機（SMP）： 微處理器 微處理器 微處理器CPUCPUCPU …………CacheCacheCache系統(tǒng)總線或交叉開關(guān)內(nèi)存模塊I/O模塊內(nèi)存模塊內(nèi)存模塊 ……… SMP體系結(jié)構(gòu)示意圖 SMP具有如下特征：u 對稱共享存儲：系統(tǒng)中任何處理器均可直接訪問任何存儲模塊中的存儲單元和I/O模塊聯(lián)接的I/O設(shè)備，且訪問的延遲、帶寬和訪問成功的概率是一致的。 Origin 2000 1 : 3 : 30 : 50: 500 l 一次消息傳遞延遲相當(dāng)于峰值浮點運算的次數(shù)：216。 l 多級存儲結(jié)構(gòu)： 500MHz PentiumIII Cluster CPU 容量(B) 帶寬(MB/s) 延遲(ns)chip 寄存器 256 6000 2 一級Cache 處理機 32K 4000 6 二級Cache 512K 2000 80 本地局部內(nèi)存 500M 1200 320遠程內(nèi)存（MPI消息傳遞） 海量 100 100,000l 訪存延遲比例：216。n Cache一致性非均勻訪存模型（CCNUMA：CoherentCache Nonuniform Memory Access）：存在專用硬件設(shè)備保證在任意時刻，各結(jié)點Cache中數(shù)據(jù)與全局內(nèi)存數(shù)據(jù)的一致性，具有特征：u 各CPU的局部Cache數(shù)據(jù)來源于全局內(nèi)存，并保證所有結(jié)點中數(shù)據(jù)的一致性（畫圖簡單說明）；u 大多數(shù)訪存可以局部在本地高速Cache；u 基于目錄的Cache一致性協(xié)議（Cache原理參考下章）。n 非均勻訪存模型（NUMA：Nonuniform Memory Access）：內(nèi)存模塊局部在各個結(jié)點內(nèi)部（），所有局部內(nèi)存模塊構(gòu)成并行機的全局內(nèi)存模塊。 MPM0HUBRouter互 聯(lián) 網(wǎng) 絡(luò) l 并行機訪存模型n 均勻訪存模型（UMA：Uniform Memory Access）：內(nèi)存模塊與結(jié)點分離，分別位于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的兩側(cè)（），互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)一般采用系統(tǒng)總線、交叉開關(guān)和多級網(wǎng)絡(luò)，稱之為緊耦合系統(tǒng)（Tightly Coupled System）。 并行機存儲結(jié)構(gòu)l 參考資料：n 文獻1：；n 文獻文獻10； l 并行機存儲模塊n 內(nèi)存模塊與結(jié)點分離 結(jié)點0 結(jié)點PRouterHUBCacheCacheCPU1CPU0CPU1CPU0CacheCache 。l 作業(yè)：n ：假設(shè)網(wǎng)絡(luò)包含P=2N=M3個結(jié)點，請給出一維陣列（環(huán)）、二維網(wǎng)格（Torus）、三維網(wǎng)格（Torus）、超立方體、二叉樹（葉結(jié)點個數(shù)為P）、蝶網(wǎng)、Benes網(wǎng)的結(jié)點度、點對點延遲（以跨越的邊的條數(shù)為單位）、折半寬度（以邊的條數(shù)為單位）、網(wǎng)絡(luò)直徑。216。216。n 常用路由選擇算法：216。216。216。l 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的路由選擇算法：n 定義：216。 HiPPI：高性能并行接口（High Performance Parallel Interface），1993年標(biāo)準(zhǔn)（）形成。 Qudrics: 專用機群互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，帶寬可達400MB/秒，延遲小于6us。 Infiniband：專用機群互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，延遲小于6us。 Myrinet：專用機群互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，帶寬可達200MB/秒，延遲小于10us。ATM網(wǎng)絡(luò)適合高速度傳輸聲音、圖
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