Составители:
100
§6.2. Классификация суперкомпьютеров [6.2, 6.3]
Основная классификация суперкомпьютерных систем основана на
делении, предложенном в 1966 г. Флинном. На основе числа потоков
инструкций (I) и потоков данных (D) выделяют четыре класса
архитектур: SISD, MISD, SIMD и MIMD. Суперкомпьютерам в этой
классификации соответствуют типы SIMD («один поток инструкций,
много потоков данных», это векторные процессоры) и MIMD («много
потоков инструкций, много потоков данных», это многопроцессорные
системы). Большой вклад в производительность вносит и MISD –
конвейерная организация. Но классификация Флинна не делает различия
по другим важным для вычислительных моделей характеристикам,
например, по уровню «зернистости» параллельных вычислений и
методам синхронизации, которые становятся существенными при
большом количестве одновременно работающих процессоров.
Классический тип суперкомпьютерной архитектуры использует
общую оперативную память, обращение к которой осуществляется через
системную шину. Это упрощает программирование, но с ростом числа
процессоров наличие общей памяти приводит к возрастанию нагрузки
на системную шину, которая является уязвимым местом такой
архитектуры при 8 и более процессорах.
Параллельная архитектура (векторная SIMD и матричная MIMD)
позволяет избежать проблем с системной шиной, т.к. каждый процессор
снабжается своей локальной памятью, а доступ к чужой памяти
осуществляется через сеть связи, объединяющая процессоры в систему.
Это позволяет строить суперкомпьютеры из тысяч процессоров. Но
возникает сложность программирования, особенно для задач, которым
необходима память, превышающая размер локальной оперативной
памяти одного процессора. Синхронизация также затруднена.
В 90-е годы стала широко использоваться массивно-параллельная
архитектура (рис. 6.2), отличающаяся хорошей масштабируемостью. Она
состоит из вычислительных узлов, представляющих собой матрицу (или
решетку) с несколькими процессорами и общей для них памятью. При
этом вычислительные узлы объединяются в единую систему с помощью
сети связи, которая обслуживает запросы на доступ в память других
узлов.
В эти же годы, в связи с распространением персональных
компьютеров и развитием сетевых технологий, развивается кластерная
архитектура. Такие системы являются самыми дешевыми, поскольку
собираются на базе стандартных комплектующих элементов. В середине
2000-х гг. кластерная архитектура в списке Top-500 обходит по
популярности массивно-параллельную архитектуру. Тогда же вместо
традиционных процессоров начинают применять процессоры видеокарт
(технология GPGPU), которые в ряде задач оказываются быстрее.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 96
- 97
- 98
- 99
- 100
- …
- следующая ›
- последняя »
