Методи за увеличаване на скоростта на компютри и Sun

Увеличени компютърни системи производителността включва предимно програми, за да се постигне висока скорост на изпълнение. Такава цел, съответстваща както на нуждите на потребителите, които се интересуват от получаване на най-бързи резултати преброяване и факта, че скоростта се определя общата сума на изчислителната работа, която е в състояние да изпълнява система в даден момент.

В някои области на приложение увеличи скоростта изчисление играе важна роля, тъй като времето за решаване на проблемите на стандартен компютър обикновено е твърде голям за практическото използване на резултатите. Разбира се, разходните фактори в този случай са важни, но по-важно е да се гарантира възможността за получаване на резултати в рамките на разумен период от време най-малко (доколкото е възможно) на разходите за компютри.

Именно в тези области на приложение и изискват супер компютър.

Основните фактори, определящи високата цена на супер VM са:

1. Висока цена на строителството поради сложността на оборудването и относително малкия масовото производство.

2. Висока цена на оборудването, за да се създаде необходимост от нови технологии, които могат да осигурят лимит за текущото състояние на изпълнението на чл. При увеличение на разходите апарат също влияе върху броя на логическите елементи, количество топлина освобождава за единица обем и други подобни фактори.

3. скъп софтуер, включително специални инструменти, които позволяват да се реализират потенциално голямо системи за изпълнение.

Област на приложените методи за постигане на високи нива на производителност обхваща всички строителни системи.

На най-ниското ниво, - усъвършенствана технология на строителство и производство високоскоростен на елементи и платки с висока плътност на монтаж. В тази област е най-прекият път за увеличаване на скоростта, защото, ако, например, успя да отложи всичко по времето на машина нарязани К, това би довело до увеличаване на производителността в същия брой пъти. През последните години, огромният напредък са направени при създаването на компоненти за високи скорости и адекватни методи за монтаж, както и се очаква по-нататъшен напредък, въз основа на използването на нови технологии и намаляване на размера на устройства. Този път, обаче, има някои ограничения:

1. За дадено ниво на технология осигурява ниво на изпълнение на базата на елемента: веднага след като той е бил достигнат, по-нататъшно увеличение на производителността е съпроводено с огромни разходи до достигане на този праг, отвъд която няма технология, за да осигури по-добра производителност.

2. Бързо действащи елементи обикновено имат по-ниска плътност опаковка, която, от своя страна, изисква дълго кабелна връзка между дъските и, следователно, води до повишаване на забавяне (поради съединения) и намаляване на печалбата в изпълнение.

3. елементи високоскоростна обикновено се разсейват повече топлина. Ето защо са необходими специални мерки по отношение на радиатора, което допълнително намалява плътността на разполагане и поради това изпълнение. За да се избегнат допълнителни разходи, закъснения, дължащи се на връзки и увеличаване на разсейване на топлината, е препоръчително, както изглежда, се прилага високоскоростни елементи, които не са навсякъде, но само в онези части, които съответстват на <узким местам>. Например, за да се увеличи скоростта на прибавяне може да се прилага само в високоскоростен верига транспортна верига. Въпреки това, начина, по който се увеличи скоростта на елементите има своите ограничения и може да дойде време, когато стане необходимо или по-изгодно да се използва за осъществяване на операции на присъединителни други методи.

Следващата стъпка в посока на увеличаване на скоростта включва намаляване на броя на логическите нива в прилагането на комбинационни схеми. Добре известно е, че всяка функция може да се осъществява чрез използване на схема с две нива на логика. Въпреки това, в сложни системи, това води до обемисти устройства, съдържащи голям брой клапани до прекомерни коефициенти съединения с входа и изхода. Следователно, на този етап, целта на проектиране е да се осигури съединение с малък брой логически нива, които да отговарят на ограниченията за броя на клапаните и техните коефициенти на съединенията с входа и изхода. В момента, разработени принципи на схеми, които изискват по-малък брой на врати, и с по-малко закъснения, и предлагане на методи за тяхното създаване. Поради присъщите ограничения на само една по този начин, като правило, не може да даде необходимото увеличение на производителността.

Освен това, изпълнението на компютърните системи може да се подобри чрез прилагане на хардуер или фърмуер вградени сложни команди, съответстващи на една или друга функция, срещащи се в много практически изчисления. Тези функции включват, например, квадратен корен, допълнение вектор, умножение на матрици и бърза трансформация на Фурие. Тези инструменти ви позволяват да се намали броя на отборите в програмите и да се създаде предпоставки за по-ефективно използване на компютърни ресурси (например, поточна аритметични единици). В решаването на някои проблеми, произтичащи печалба могат да бъдат значителни, особено добре се вижда от вектор компютър обсъдени по-долу, в който главната роля се играе от инструкции векторни. От друга страна, не е лесно да се определи такива сложни команди, които често се използват в широк клас от приложения. В същото време на процесите на изследователски резултати на голям брой програми от различни области на приложение показват, че има ясна промяна към използване на честотите в малък набор от прости команди. Този факт е в основата на развитието на подход, при който множество команди се разпределя малък набор от прости и често използваните команди да бъдат оптимизирани. Сега е разработила редица експериментални и промишлени преработватели на проби, като се използва принципът на оптимизиране на намален набор от команди. Въздействието на този подход за напредъка в областта на високопроизводителните изчисления оценка на потребностите.

Друг резерв се използва за подобряване на ефективността на процесора, - спестяване на време при достъп до паметта. Конвенционалните подходи са съставени, от една страна, да се разшири пътеки за достъп за сметка на паметта модуларизация, което може да се обжалва пред

И накрая, ние стигаме до структурата на алгоритъм, чрез който системата работи. На това ниво, основният подход за подобряване на производителността е да изпълнява няколко команди. Този подход се различава от това реализира в конвенционалната машина фон Нойман, когато изпълнението на командите строго последователно, едно след друго. Паралелно подход води до редица примери на архитектурата в зависимост от начина, по който приоритет на задачите на команди и контрол на тяхното изпълнение. Паралелното може значително да повиши ефективността на системите за широк клас от приложения.

Тези подходи са свързани с хардуер, логично организация и системи за архитектура. Усилие, прекарано в тези области са предназначени да осигурят необходимата изчислителна ускорение софтуера и алгоритмично ниво. На това ниво трябва да се използва или специални програмни езици, осигурява средства за изричното описанието на паралелизъм, или метода за определяне на паралелизъм в последователни програми. Освен това, алгоритъмът трябва да има вътрешна паралелно, съответните характеристики на тази архитектура. Използването на неподходящ език алгоритми и е способен на практика обезсилва възможностите за реализация на високоскоростен компютри, включени в архитектурата.

Multicomputer и многопроцесорни компютърни системи (комплекси). Определяне на видовете връзки и структурна организация. Функции на софтуера. Примери за местни и чужди компютърни системи.

Компютърни технологии в развитието на начини за увеличаване на производителността на компютъра в близост до физическите ограничения. електронни схеми време за превключване достигнали части от секундата и скоростта на разпространение на сигнали в линиите, свързващи елементи и части на машината, се ограничава до 30 см / NS (скоростта на светлината). Ето защо, по-нататъшно намаляване на електронни схеми време на превключване не се подобри значително производителността на компютъра. При тези обстоятелства, на изискванията на практиката (сложни физически и технически изчисления, многоизмерни икономически и математически модели и други обекти) за по-нататъшно подобряване на производителността на компютъра могат да бъдат изпълнени само чрез разширяване на принципа на паралелизъм да се направи устройства обработка на информация и създаването на multicomputer и многопроцесорни (многопроцесорни) компютърни системи. Тези системи позволяват на паралелното на времето за изпълнение на програми или паралелно изпълнение на няколко програми.

В момента, от решаващо значение проблема с придобита висока надеждност и годност на компютърни системи, работещи в различни ACS и ACS, особено когато се работи в реално време. Този проблем е решен чрез използването принцип излишък от които ориентира също в сграда или multicomputer многопроцесорни системи (комплекси). Появата на ниска цена и малък размер на микропроцесори и микрокомпютри по-лесно да се изгради и разширяване на използването на многопроцесорни и multicomputer BC за различни цели

Разлика между понятията и мулти-мулти-машина Sun обяснява Фигура 6.1. Multicomputer BC (MMS) съдържа редица компютри, всеки от които има своя ОП и течаща своята операционна система, както и средства за обмен на информация между машини. Изпълнението на обмен на информация се случи, в крайна сметка, от реакцията системи работещи машини помежду си. Това влошава динамичните характеристики на процесите междукомпютърни обмен на данни. multicomputer Application системи могат да подобрят надеждността на компютърни системи. В случай на отказ в една и съща машина за обработка може да продължи още една машина комплекс. Въпреки това, тя може да се види, че в този случай комплекс оборудване, използвано неефективно за тази цел. Достатъчно в системата, показана на Фигура 6.1, и всеки компютър неизправност на едно устройство (дори на различни видове), цялата система става неизползваем.

Тези недостатъци са лишени многопроцесорни системи (MPS). В такива системи (фиг. 6.1, б) процесори придобиват статус агрегати обикновената компютърна система, която, подобно на другите устройства, като модули памет, канали, периферни устройства, включени в системата в необходимото количество.

Компютърната система се нарича многопроцесорни ако съдържа няколко процесора, работещи в общ ОП (общо поле памет) и управлявани от общ операционна система. Често в Интерпарламентарния съюз организира общ поле на външна памет.

В рамките на общото поле на устройства означава справедливост. По този начин, общо областта на паметта показва, че всички модули ОП достъпни за всички процесори и входно-изходни канали (или всички периферни устройства в случай на наличието на общ интерфейс); Общата поле OVC означава, че нейните съставни устройства са достъпни за всеки процесор и канал.

В MPS в сравнение с MMC се постига по-бърз обмен на информация между процесора и следователно по-висока производителност може да се получи, по-бърза реакция при ситуации, възникнали в рамките на системата и нейната външна среда, и по-висока надеждност и способността за оцеляване, тъй като системата продължава да функционира, все още работеща в продължение на поне един модул на всеки тип устройство.

Мултипроцесорни системи са основният начин за конструиране на слънце свръхвисока производителност. Създаването на подобен слънце повдига много трудни проблеми, които на първо място трябва да включват паралелно извършване на процеса на изчисление (софтуер) за процесори ефективна система за зареждане преодоляване на конфликти, когато се опитват брой процесори за използване на ресурса и съща система (например, някои модул памет) и намаление въздействие конфликт на работата на системата, изпълнението на икономически ефективни разходи високоскоростни хардуер за интер-модул комуникации. Тези въпроси трябва да бъдат взети предвид при избора на структурата MPS.

Въз основа на многопроцесорна и модулност на други устройства на системата могат да създадат устойчиви на грешки системи или с други думи, се увеличава за оцеляване системи.

Въпреки това, изграждането на мулти-техническите системи от налични в търговската мрежа компютри с техните стандартни операционни системи е много по-лесно, отколкото изграждането на Интерпарламентарния съюз изисква преодоляване на някои трудности при изпълнението на общия областта на паметта, и най-важното, отнема много време за развитие на специална операционна система.

Multicomputer и многопроцесорни системи могат да бъдат хомогенни и хетерогенни. Хомогенни системи съдържат един и същ вид компютри или процесори. Хетерогенни MMS се състои от различни видове компютри, както и в разнородни СМЕ с помощта на различни специализирани процесори, като например процесори за операции с плаваща запетая, за обработване на десетични числа, процесор, изпълнява функциите на операционната система, процесор за проблемите на матрицата и др.

Мултипроцесор система и MMC може да има едно ниво или йерархична (пластове) структура. Обикновено по-малко мощна машина (машина-към-сателит) поема вход информацията от различните терминали и тяхното предварително третиране, разтоварването на тези сравнително прости насипни процедури, по-мощен компютър, отколкото постига подобряване на цялостната дейност (лента) от комплекс. Както сателитни машини използват малки или микро-компютър.

Важна структурна характеристика на въоръжените сили се счита за начин за организиране на комуникацията между устройства (модули) на системата. Това пряко влияе на скоростта на обмен на информация между модулите, а оттам и на производителността на системата. скоростта на отговора си на заявките, които се адаптират към промените в конфигурацията, и най-накрая, размерът на хардуерните разходи за прилагане на вътрешно-модул комуникации. По-специално, организацията на интер-модул комуникации зависи от честотата на конфликтите при достъп процесори до едни и същи ресурси (особено модули памет) и загубата на производителност поради конфликти.

Следващите начини за организиране на вътрешно-модул (mezhustroystvennyh) облигации:

· Редовна комуникация между модулите;

· Multi-ниво комуникация, подходяща йерархия на компютърни интерфейси;

· Multi-входни модули (по-специално, модули памет);

· Превключване между модул връзки ( "Елбрус" Фигура 6.2);

· Обща автобус ( "CMS Компютри" Фигура 6.3).

Принципи на организация на Министерството на железниците и MMC се различават значително от тяхното предназначение. Поради това е препоръчително да се прави разлика между:

· Слънце, насочена предимно към постигане ултра висока производителност;

· Слънце, насочена предимно към подобряване на надеждността и способността за оцеляване.