Módszerek sebesség növelésével a számítógépek és a Sun
A termelékenység fokozása számítástechnikai rendszerek jár elsősorban programok megvalósítása nagy végrehajtási sebességgel. Az ilyen célra megfeleljen a felhasználók igényeinek, akik érdekeltek abban, hogy a leggyorsabb számlálási eredmények és az a tény, hogy a sebesség határozza meg, a teljes összeg számítási munka, amely képes végrehajtani a rendszer egy adott idő alatt.
Bizonyos alkalmazási területek növelése számítási sebesség fontos szerepet játszik, mivel az idő problémák megoldására egy szabványos számítógép általában túl nagy gyakorlati haszna az eredmények. Természetesen a költség tényező ebben az esetben jelentős, de sokkal fontosabb az, hogy biztosítsa a lehetőséget az eredmények elérésében ésszerű időn belül legalább (amennyire lehetséges) a költségek számítási.
Ez ezekben alkalmazási területeken, és szükség egy szuper számítógépet.
A fő meghatározó tényezők a magas költségek szuper VM következők:
1. Nagy építési költség összetettsége miatt a berendezések és a viszonylag kis tömeggyártás.
2. Nagy felszerelés költségét, hogy hozzon létre egy igény olyan új technológiákat, amelyek biztosítják a határ a jelenlegi legkorszerűbb teljesítményt. A berendezésben költségnövekedés is befolyásolja a több logikai elemek, hőmennyiség szabadul egységnyi térfogatú és egyéb hasonló tényezők.
3. drága szoftvereket, beleértve a speciális eszközöket, amelyek lehetővé teszik, hogy észre egy potenciálisan nagy teljesítményű rendszereket.
Alkalmazási terület módszerekkel elérni a magas szintű teljesítmény magában foglalja az összes építési rendszereket.
A legalsó szinten, - a fejlett építési technológia és a nagy sebességű gyártása elemeket és áramköröket, nagy beépítési sűrűséget. Ezen a területen a legközvetlenebb módon a sebesség növelése, mert ha például sikerült késleltetni mindent a gép által vágott K-szor, ez növekedéséhez vezet a teljesítmény azonos számú alkalommal. Az elmúlt években nagy lépéseket tettek a teremtés nagy sebességű alkatrészek és megfelelő felszereléssel, és további fejlődés várható, amely az új technológiák alkalmazása, és csökkenti a méretét eszközök. Ez az út azonban vannak bizonyos korlátai:
1. Egy adott technológiai szint rendelkezik olyan szintű teljesítményt az elem bázis: amint elértük, további teljesítmény-növekedést kíséri hatalmas költségeket, amíg eléri ezt a küszöböt, amelyen túl már nem a technológia, hogy a jobb teljesítményt.
2. egy gyorsan ható elemek jellemzően kisebb csomagolási sűrűsége, viszont igényel hosszú összekötő kábel a táblák, és ennek következtében megnöveli a késleltetést (miatt vegyületek), és csökkenti a nyereség teljesítményt.
3. A nagy sebességű elemek általában eloszlatni több hőt. Ezért különleges intézkedések szükségesek a hűtőborda, amely tovább csökkenti a tömörítési sűrűség, ezért teljesítményét. Annak érdekében, hogy elkerülje a további költségek, késedelmek miatt kapcsolatokat, és növeli a hőleadás, célszerű, úgy tűnik, alkalmazni a nagy sebességű elemek nem mindenhol, de csak azokat a részeket, amelyek megfelelnek <узким местам>. Például, hogy növelje a sebességet kívül csak akkor alkalmazható a nagysebességű vonalkapcsolt szállítási láncban. Azonban, ahogy növeli a sebességet az elemek megvannak a korlátai és jöhet idő, amikor szükségessé válik, vagy előnyösebb használni a megvalósítása a műveletek mellett más módszerekkel.
A következő lépés abba az irányba növekvő sebességgel jár számának csökkentése logikai szintű végrehajtásában kombinációs áramkörök. Köztudott, hogy minden funkciót lehet megvalósítani a program két logikai szinten. Azonban bonyolult rendszerek, ez vezet a terjedelmes tartalmazó eszközök igen nagy számú szelepek túlzott együtthatók vegyületek a bemeneti és kimeneti. Következésképpen, ebben a szakaszban, a tervezés célja az, hogy egy áramkört egy kis számú logikai szintek, amely kielégíti a korlátokat a szelepek száma és azok együtthatói vegyületek a bemeneti és kimeneti. Jelenleg kifejlesztett elvek áramkörök esetén kisebb számú kaput, és kevesebb késések, és javaslatot módszerek létrehozását. Mivel a benne rejlő korlátok csak az egyik így, mint általában, nem tud adni a szükséges termelékenység növekedése.
Továbbá a teljesítményét számítógép rendszerek javíthatók végrehajtása révén hardver vagy firmware beágyazott összetett parancsok megfelelő egyik vagy másik funkció előforduló számos gyakorlati számításokban. Az ilyen funkciók közé tartoznak például, négyzetgyök, vektor összeadás, szorzás mátrixok és gyors Fourier-transzformáció. Ezek az eszközök lehetővé teszik, hogy csökkentsék a csapatok számát a programok és előfeltételek megteremtése hatékonyabb felhasználását számítási erőforrások (pl, a vezetékes aritmetikai egység). Megoldásában bizonyos problémák keletkező nyereséget jelentős lehet, különösen jól illusztrálja a vektor számítógép alább, amelyben a fő szerepet játszott vektor utasításokat. Másrészt, ez nem könnyű meghatározni az ilyen összetett parancsokat, amelyeket gyakran használták széles osztálya alkalmazásokat. Ugyanakkor a folyamatok kutatási teljesítményét számos program a különböző alkalmazási területek azt mutatják, hogy van egy világos elmozdulás a frekvenciák használatának egy kis sor egyszerű parancsokat. Ez a tény volt az alapja a fejlesztés egy olyan megközelítés, amely a több parancsok hozzá van rendelve egy kis sor egyszerű és gyakran használt parancsok optimalizálását. Ez most kifejlesztett számos kísérleti és ipari feldolgozók a minták, elvét alkalmazó optimalizálása a csökkentett adatkészlet a parancsokat. A hatás ennek a megközelítésnek a fejlődés terén nagy teljesítményű számítási igények felmérése.
Tovább park használják hatékonyságának javítása a processzor, - egy időben megtakarítás, ha a memóriakártya elérésekor. Hagyományos megközelítés alkotja, egyrészt bővíteni hozzáférési utak rovására memória modularizálást, amely élhet
Végül elérkeztünk a struktúra az algoritmus, amellyel a rendszer működik. Ezen a szinten a fő megközelítés a teljesítmény javítása érdekében, hogy végre több parancsokat. Ez a megközelítés eltér a realizált hagyományos Neumann gép, amikor parancsokat hajthatnak végre szigorúan egymás után, egyik a másik után. Párhuzamos megközelítés vezet különböző kiviteli architektúrájának módszertől függően, amellyel a feladat prioritását parancsok és ellenőrzi azok végrehajtását. Párhuzamosítás jelentősen növeli a teljesítményt a rendszerek széles osztálya alkalmazásokat.
Ezek a megközelítések kapcsolódnak hardver, logikus szervezet és rendszer architektúra. Erőfeszítést töltött ezeken a területeken vannak kialakítva, hogy a szükséges gyorsulást számítógépes szoftverek és algoritmikus szinten. Ezen a szinten kell használni, vagy speciális programozási nyelvek, eszközt biztosít az explicit leírása párhuzamosság, illetve azonosítására szolgáló módszerek párhuzamosság szekvenciális programok. Továbbá, az algoritmus kell egy belső párhuzamos, a megfelelő jellemzői az építészet. A nem megfelelő nyelvezete algoritmusok és képes gyakorlatilag semmissé lehetőségeinek megvalósításához nagysebességű számítástechnikai megtestesülő építészet.
Multicomputer és többprocesszoros számítógépes rendszerek (komplexek). Meghatározó típusú kapcsolatok és szervezeti felépítés. Jellemzői a szoftvert. Példák a hazai és külföldi számítógépes rendszerek.
Számítástechnika fejlődésének módja, hogy növelje a számítógép teljesítményét, közel a fizikai korlátokat. elektronikus áramkörök kapcsolási idő elérte frakciókat egy nanoszekundumos, és a sebessége a terjedési jelek a összekötő vonalak az elemek és géprészek, arra korlátozódik, hogy 30 cm / ns (a fény sebessége). Ezért további csökkentése az elektronikus áramkörök kapcsolási idő jelentősen nem javul a számítógép teljesítményét. Ilyen körülmények között, a követelmények a gyakorlatban (komplex fizikai és műszaki számítások, többdimenziós gazdasági és matematikai modellek és egyéb objektumok), hogy tovább fokozza a számítógép teljesítményét csak úgy lehet megfelelni, kiterjesztve a párhuzamosság elve tenni információ-feldolgozó eszközök kialakítása, valamint multicomputer és többprocesszoros (többprocesszoros) számítógépes rendszerek. Ezek a rendszerek lehetővé teszik a párhuzamosítását végrehajtási idejét a programok vagy párhuzamos végrehajtását több program.
Jelenleg az alapvető probléma a megszerzett magas megbízhatóságot és a rendelkezésre álló számítógépes rendszer működik a különböző ACS és ACS, különösen akkor, ha dolgozik, valós időben. Ezt a problémát oldja használata révén redundancia elve amely orientálja is a házban vagy multicomputer többprocesszoros rendszerek (komplexek). A megjelenése alacsony költségű és kis méretű mikroprocesszorok és mikroszámítógépek könnyebb építeni, és bővítse a többprocesszoros és multicomputer BC különböző célokra
Különbség a fogalmak és multi-gép multi-Sun magyarázza 6.1 ábra. Multicomputer BC (MMS) tartalmaz számos olyan számítógépek, amelyek mindegyike saját OP és fut az operációs rendszer, valamint egy eszköz közötti információcsere gépek. A végrehajtás az információcsere történik, végül a reakció működő rendszerek gépek egymás között. Ez rontja a dinamikus tulajdonságait folyamatok intercomputer adatcsere. Alkalmazás multicomputer rendszerek megbízhatóságának javítása számítógépes rendszerek. Elutasítás esetén az azonos gépi feldolgozás folytathatja másik gépen bonyolult. Ugyanakkor látható, hogy ebben az esetben a komplex berendezések hatékonyan használják erre a célra. Elég a ábrán látható rendszer a 6.1, és mindegyik számítógépes meghibásodás egyetlen eszköz (akár különböző típusú), az egész rendszert működésképtelenné válik.
Ezek a hátrányok vannak fosztva többprocesszoros rendszer (MPS). Az ilyen rendszerek (ábra. 6.1, b) a feldolgozók szerezhet állapotát áramfejlesztők közönséges számítógépes rendszer, amely, mint a többi egység, mint például a memória modulok, csatornák, perifériák szerepel a rendszer a szükséges mennyiségben.
A számítógépes rendszer nevezzük többprocesszoros, ha nem tartalmaz több feldolgozók általában OP (közös területen memória) és vezérli a közös operációs rendszer. Gyakran az IPU szervezett közös területen a külső memória.
Az általános terület eszközök jelentette méltányosság. Így a teljes memória mező azt jelzi, hogy az összes modul OP elérhető az összes processzor és a bemeneti-kimeneti csatornák (vagy az összes perifériát esetében, amelynek közös interfész); közös területen OVC azt jelenti, hogy az ezt alkotó készülékek hozzáférhető bármely processzor és a csatorna.
Az MPS képest MMC érjük gyorsabb információcserét a feldolgozók és ezért nagyobb termelékenység érhető el, gyorsabb válasz helyzeteket a rendszeren belül és a külső környezet, és nagyobb megbízhatóságot és a túlélést, a rendszer működőképes marad, még működőképes legalább egy modul minden típusú eszköz.
Többprocesszoros rendszerek fő út építésének nap ultramagas teljesítményű. A létesítmény egy ilyen nap vet sok nehéz problémát, ami elsősorban tartalmaznia kell párhuzamosítását számítás folyamat (szoftver) a hatékony rakodási rendszer processzorok leküzdeni konfliktusok, amikor megkísérelte a processzorok számát, hogy ugyanazt a rendszer erőforrás (például egy bizonyos memória modul) és a csökkentés konfliktus befolyásolja a rendszer teljesítményét, a végrehajtás költséghatékony nagy sebességű hardver költségek modulok közötti kommunikáció. Ezeket a kérdéseket kell figyelembe venni, amikor kiválasztják a MPS szerkezetét.
Alapján többprocesszoros és moduláris többi rendszer eszköz lehet létrehozni hibatűrő rendszerek, vagy más szavakkal, a megnövekedett túlélést rendszereket.
Azonban az építési multi-gép rendszerek kereskedelmi forgalomban kapható számítógépek, a szabvány operációs rendszerek sokkal könnyebb, mint építeni a IPU igényel leküzdésében bizonyos nehézségek a végrehajtás területén történő általános memória, és ami a legfontosabb, időigényes fejlesztése különleges operációs rendszer.
Multicomputer és többprocesszoros rendszerek lehetnek homogének és heterogének. Homogén rendszerek tartalmazzák az azonos típusú számítógépek vagy processzorok. Heterogén MMS áll különböző számítógépek, mint a heterogén MEAs különböző specializált processzorok, mint a processzorok lebegőpontos műveletek feldolgozására egész szám, a processzor hajtja végre a funkciók az operációs rendszer, a processzor a mátrix és egyéb problémák.
Többprocesszoros rendszer, és MMC lehet egyszintű vagy hierarchikus (rétegelt) szerkezete. Általában kisebb teljesítményű gép (gép-műhold) felveszi a bemeneti adatokat a különböző terminálok és előkezelése, kirakodása ilyen viszonylag egyszerű tömeges eljárások, erősebb számítógépet, mint az elért növekedést teljesítményét (sávszélesség) egy komplex. Mivel a műhold gép használható kis és mikro-számítógép.
Fontos szerkezeti jellemzője a fegyveres erők tartják rendezésének módja eszközök közötti kommunikáció (modulok) rendszert. Ez közvetlenül befolyásolja a sebességet közötti információcsere a modulok, és így a rendszer teljesítményét. a sebesség a válasz a beérkező kéréseket, amelyek alkalmazkodtak a konfigurációs változásokat, és végül, a méret a hardver költségek végrehajtására vonatkozó modulok közötti kommunikáció. Különösen a szervezet közötti kommunikáció modul függ a frekvencia konfliktusok elérésekor processzorok azonos erőforrások (különösen a memória modul), és a veszteség a termelékenység miatt konfliktusokat.
A következő szervezési módjai közötti modul (mezhustroystvennyh) kötvények:
· Rendszeres kommunikációs modulok között;
· Multi-szintű kommunikáció megfelelő hierarchia számítógépes interfészek;
· Multi-bemeneti modulok (konkrétan memóriamodulok);
· Switch inter-modul kapcsolatok ( "Elbrus" 6.2 ábra);
· Közös busz ( "CMS Computers" 6.3 ábra).
Alapelvei szervezése Minisztérium Vasúti és MMC függően lényegesen eltér a rendeltetési helyükre. Ezért célszerű megkülönböztetni:
· Nap, amely elsősorban az eléréséhez ultra nagy teljesítményű;
· Nap, amely elsősorban az megbízhatóságának javítása és a túlélést.