lập trình song song tưởng minh thường yêu cầu chỉ ra cụ thể các tác vụ song song cùng với các tương tác giữa chúng
Trang 1
Gân đây có một dự án ở một trường dai hoc,
ket, được xây dựng nên nham phát triển các kỹ
Trang 2
1.2 Những thách thức đối với tính tốn lưới
Hầu hết các kỹ thuật phức tạp bên dưới dành cho Grid hiện nay
được tiếp tục phát triển Các môi trường Grid mẫu tôn tại giống nh
Globus và Legion Đồ án EcoGrid thì đang nghiên cứu c nguyên, và các khối xây dựng như vậy đang tồn tại: nguyên mang tính thương mại của phan mềm Su
thức sau:
@
cao
e Thiết kế các nghi thức mạng cho việc điệp
Trang 3
Chương 2 Tính tốn song song va phan bo 2.1 Khái niệm
Ngày nay trong khi công nghệ ngày một phát triển th
học và cơng nghệ
Ngồi ra nó cịn nhăm giải q
như:
Mơ hì
lý/Thao tác trên các dữ liệu rất lớn
Xử lý ảnh và tín hiệu
Khai thác dữ liệu và cơ sở dữ liệu
Xác định địa chân
e_ Các van dé “grand challenge” (là nhữ không thể giải quyết
trong thời gian “hợp lý”, như cân 10 Mơ hình khí hậu
,: năm đề có đáp án)
Sự chuyên động của chất l
Bộ gene con người
Trang 4
2.2 Nên tảng tính tốn song song và phân bố
Trong phân này chúng ta sẽ xem xét cách tô chức logic và vật ]
chức vật lý liên quan đên cách cơ câu thực sự của các phân c
Trong tính tốn song song thì từ quan điểm của 1 'ƯỜ trình øơm 2 thành
hình giao tiếp) 2.2.1 Kiên trúc xử lý son
chỉ thị và dòng điêu khiến thành 4 loại sau:
e SISD (Single Instruction stream,
e MISD (Multiple Instructio
e MIMD (Multiple
uction streams, Multiple Data streams)
Phan theo m y d lược sử dụng:
MIMD > SIMD > MISD
Trang 5
Data Stream(s) Single Multiple (Uniprocessors) VI (Array Processors) Single DMSV | "ĐMMP -
Shared Variables Message Passing
Global Instruction Stream(s) Multiple Memory Distributed Communication Hình 2-2 : Kién tric
Kiên trúc này tương tự với kiên trúc V umann Mot đơn vị điêu
2.2.1.2 SIMD
Hau hét cac
quyén không tiếp nhận trên các chỉ thị nào đó Sự phô biến của kiến trúc SIMD là do tính năng của các ứng dụng song song ban đầu và từ yêu câu của nên kinh
Trang 6
tế Theo quan điểm của người dùng thì các ứng dụng sử dụng kiến trúc SIMD
^
thi dé dang được lập trình hơn và tận dụng hiệu quả hơn các thiết bị ph
KT N =r pf a PE ee = A FE _—|] + — „⁄⁄ — ge — 2 avn PE J F Global No ——— — : S control : Z unit Z : 3 2 ee NN © ( PE -— » Ny, ee on Sy a, Mie PE - Hình 2-3 :-Kié SIMD
Bén trong SIMD, tén tai hai lu on thiết kế cơ bản sau:
at dong bộ Trong một máy SIMD, từng bộ xử
ng hiệu quả Một cách giải quyết khả thi là sử dụng phiên bản bất
éng b6 cia SIIMD, duoc biét dén 14 SPMD (Single Program Multiple Data), trong do tung bod xu ly sé chạy một ban sao của
Trang 7
chương trình chung Điểm thuận lợi của SPMD là trong lúc tính toán những thành phân mang fr
yêu tô không câ
2 cách tiêp cận trên là hoàn tồn có thê
2.2.1.3 MISD
Mơ hình này hầu như không thấy nhiều trong’ 3 ứn d 1g Một trong những lý do là bởi vì hầu hết các ứng dụng khi n th áp dụng một cách dễ
dàng vào kiến trúc MISD, điều này dẫn đ
thỏa mãn cho một mục đích chung là
các bộ xử lý song song kiêu MISD vào trong một ứng dụng cụ thé nao do
Trang 8
Data | Data
lình 2-4 : Kiến trúc MISD
dụ về một bộ xử lý song song với kiến trúc MISD
(hay nhiều) bộ xử lý khác Các đơn vị dữ liệu kế tiếp có thể đi qua c
biên đối khác do điêu kiện độc lập dữ liệu của các dòng chi thi hay
điều khiên đặc biệt được truyện cùng với dữ liệu Chính vì vậy mà ¢
trình riêng biệt 2.2.1.4 MIMD
Được tiên đoán bởi các doanh gan day đã trở nên khá phô
chuyên cao của kiên trúc MIMD và bởi khả năng tận dụng được những ưu
điêm của các bộ ử lý được sản xuât hàng lọat (commodity microprocessors), vì thê tránh được những vòng phát triên dài dịng và qua đó
ên cùng với sự cải thiện của các bộ xử lý Các máy tính
có thể được
j rợc áp dụng rất hiệu quả cho các ứng dụng song song ma vẫn đề của
nó được phân rã từ trung bình cho đến tốt (medium- to coarse-grain parallel applications).Ưu điểm của các máy tính MIMD bao gồm khả năng uyễn
Trang 9
chuyên cao trong việc khai thác nhiều dạng thức song song khác nhau, dễ phân ` control unI ⁄ ge FE \ control unit / SWYOMLAN NOLLOIANNOOAUALNI OB ` \ control unit_ Sỹ F_ ni P E | a / Ỉ | Pa [ ` control unit 7
APP — massively or moderately parallel processor Việc xây
dựng một bộ xử lý song song từ một số lượng nhỏ các bộ xử lý
Trang 10
mạnh mẽ hay từ một số lượng rất lớn các bộ xử lý binh thường (một
“bầy voi” hay là một “đàn kiến”) thì cách nào sẽ hiệu quả †
2 MIMD “chat ché” hay fave ( se
nghi” (nhi la Et ernet hay ATM) và những tương tác nào sẽ được
kết ới nhau băng hệ thông phân mêm đặc biệt và các hệ thông
năng của những kiên trúc có nên tảng là mạng Thiệt
hệ thống phần mêm, và những khía cạnh
iép tuong minh hay chia sẽ bộ nhớ áo Lọai nào
tượng cao hơn, cùng với các thông điệp cân thiết tự động
được phát sinh bởi hệ thống phần mềm? Câu hỏi này về cơ bản là
tương tự với câu được hỏi trong những ngày đầu của những ngôn
Trang 11
ngữ lập trình câp cao và bộ nhớ ảo Tại một vài thời điêm trong quá
khác nhau trên cùng một chu kỳ Mơ hình này được biết đến là pđi access machine (PRAM) Tùy thuộc vào cách thức truy,
khong chac chan nhat, chi h
cách tôi thiêu |
quyên đọc — Đồng thời ghi (exclusive read, concurrent write)
RCW Cho phép nhiều thao tác ghi cùng lúc trên cùng một vùng
nhớ, tuy nhiên nhiều thao tác đọc chỉ thực hiện theo tuân tự
Trang 12
4 Đồng thời đọc - Đồng thời ghi (concurrent read, concurrent y u thê các tac vu
kêt quả trung gian Trong kiên trúc
các tiên trình được chỉ ra là ngụ ý vì
hớ Do đó, mơ hình lập trình cho các máy tính cập, trừ khi nó cho phép làm điều đó (sử dụng các hàm gọi của hệ thông UNIX
Trang 13
^
như shmat va shmget) Mặc dù đây là một yếu tố quan trọng nhằm bảo mật
đ >>
trong các hệ thông đa người dùng, tuy nhiên khí chúng cùng nhau h
thông qua đọc và ghi lên biến chia sẽ
Address: et fo tO
đắn khi thao tác trên dữ liệu
2.3.2 Mơ hình truyền thơng điệp
Có rât nhiêu ngơn ngữ lập trình và các thư
chỉ thị song song và sự đa dạng của cá
¿ mơ hình cơ nhât và được sử dụng rộng rãi nhât
Trang 14
_send P0,X recv Pn Y i
công việc viêt các chương trình song song không thê mở rộng một cách hiệu quả Vì nguyên nhân này mà hâu hết các chương trình truyền thông điệp được