Проектирование и архитектура вычислительных систем

Конвейерная обработка

Разрядно-параллельная обработка
- Поддержка параллелизма в аппаратно- программной среде вычислительной системы
- Спецпроцессоры для поддержки быстрого преобразования Фурье
Исмаилов Ш-М.А.

Параллельные компьютеры с общей памятью
Многопроцессорные системы
Symmetric multiprocessor
Каждый процессор может делать все что любой другой

Параллельные компьютеры с распределенной памятью
Мультикомпьютерные системы
Пример:
Grid технология
Узлы сети блокчейн

Мультипроцессорная система с общей шиной
4-5 устройств на шине приводит к потере производительности
Недостаток – большой объем необходимого оборудования – n^2 коммутаторов

Мультипроцессорная система с омега сетью
Каскадные переключатели.
Сеть из 4-х коммутаторов два на два

Варианты топологий связи процессоров
решетка
2-тор
Полная связь
Гиперкуб

Кластер

Кластер

Кластер
Стоимость операции - время её реализации. Стоимость работы – сумма стоимостей всех выполненных операций.
Загруженность устройства = Отношение стоимости реально выполн. работы/ к максимально возможной
Реальной производительностью системы – кол-во операций реально выполненных за единицу времени
Пиковой производительностью - макс кол-во операций за единицу времени

Кластер

Кластер

Закон Амдала

Закон Амдала
«В случае, когда задача разделяется на несколько частей, суммарное время её выполнения на параллельной системе не может быть меньше времени выполнения самого длинного фрагмента».
Согласно этому закону, ускорение выполнения программы за счёт распараллеливания её инструкций на множестве вычислителей ограничено временем, необходимым для выполнения её последовательных инструкций.
Загрузка процессоров

Закон Амдала

Закон Амдала

Классификация Флина

Классификация Хокни

Классификация Фенга

Классификация Фенга