Аналіз організації взаємозв"язків паралельних обчислювальних процесів і їх синхронізації в багатопроцесорній обчислювальній системі. Розробка методів організації адресного простору пам"яті і синхронізації паралельних обчислень для ортогональних структур.
Аннотация к работе
Підвищення продуктивності обробки даних продовжує залишатися одним з основних вимог до обчислювальних систем, які проектуються, що зумовлює необхідність використання високошвидкісних елементів на базі розвитку нових технологій; організації паралельних обчислень і створення багатопроцесорних систем при максимальній відповідності топологічної структури системи структурі алгоритмів, що виконуються. Однак процедура формування блокуючих або неблокуючих повідомлень із заголовками впливає відчутним чином на зниження продуктивності моделі обміну і всієї системи загалом. Ефективність приховування затримки залежить від того, наскільки добре механізм приховує затримку шляхом перекриття обміну з обчисленнями або з іншими обмінами. На основі вищевикладеного можна зробити висновок про актуальність розробки таких методів організації паралельних обчислювальних процесів і міжмодульного обміну даними в БОС, які забезпечують зростання продуктивності і зниження програмної складності системи, але не супроводяться збільшенням апаратної і структурної складності. Метою роботи є розробка методів організації взаємодії паралельних обчислювальних процесів в багатопроцесорних обчислювальних системах з ортогональним доступом до памяті, що дозволяють мінімізувати витрати корисного компютерного часу.Ставиться задача дослідження і визначення класу відомих методів і алгоритмів розвязання різних задач, на прикладі вирішення систем лінійних алгебраїчних і диференційних рівнянь, з точки зору можливості виділення деяких єдиних якісних характеристик та створення узагальненої форми представлення певного класу методів, як єдиної мови, що описує, з іншого боку, основні принципи побудови спеціалізованих обчислювальних модулів системи і що відображає їх склад. При розвязанні даної програми на n-процесорній системі, що складається з процесорів аналогічного типу, кожний паралельний фрагмент Ai може бути реалізований на окремому процесорі за умови, що буде включена додаткова програмна процедура Si, на яку покладається здійснення всіх функцій, повязаних з міжпроцесорним обміном. керуючим впливом, що ініціює апаратний аналіз стану буфера памяті, є сигнал вибірки БП, що формується в процесі дешифрації адресу, що і дозволяє використати один і той же набір адресних команд процесора як для звернення до локальної памяті, так і для звернення до буфера памяті; Відносний номер nij процесора Р(j) в системі нумерації процесора Р(i) визначається із співвідношення: Оскільки системи, що досліджуються допускають використання будь-якої адресації, в роботі розглядаються особливості формату адресної команди процесора, виходячи з специфіки міжпроцесорного обміну, на прикладі прямої адресації. У запропонованій схемі вона зводиться до слідуючого: 1) ніякий процесор системи не може почати читання компоненти на черговій ітерації, якщо в системі є хоч би один процесор, який не здійснив запис навіть однієї компоненти вектора у відповідні буфери памяті на попередній ітерації; 2) ніякий процесор системи не може почати запис обчисленої компоненти на черговій ітерації, якщо в системі є хоч би один процесор, який ще не прочитав хоч би одну з призначених йому компонент вектора.У дисертаційній роботі наведене теоретичне обгрунтування і нове вирішення наукової задачі організації взаємодії паралельних обчислювальних процесів в багатопроцесорних обчислювальних системах з ортогональним доступом до памяті, що забезпечує скорочення витрат корисного компютерного часу і дозволяє будувати системи, що відображаються різними структурними графами. У ході роботи отримані наступні результати: Запропоновано і розроблено підхід до побудови узагальненої математичної моделі на основі синтезу часткових математичних моделей локальної підмножини задач (на прикладі рішення систем лінійних алгебраїчних і диференційних рівнянь), що дозволяє відобразити топологію обчислювального процесу і самої структури. Запропоновано новий метод міжпроцесорного обміну, який відрізняється розробленим порядком виконання адресних арифметико-логічних операцій, що забезпечує можливість їх одночасного використання як операції обміну і дозволяє зменшити складність програмних засобів синхронізації та забезпечення безконфліктності обмінних процесів.