Параллельные вычисления как основа суперкомпьютерных технологий и высокопроизводительных расчетов. Режимы выполнения задач: последовательный, многозадачный. Виртуальный испытательный стенд на базе "Моделирование эффекта овализации труб при закалке".
Аннотация к работе
МУРАВЬЕВАСОДЕРЖАНИЕ Понятие параллельных вычислений Необходимость параллельных вычислений Примеры приложений Значимость параллельных вычислений 3Параллельные вычисления 4 Параллельные (parallel или concurrent ) вычисления-процессы решения задач, в которых в один и тот же момент времени могут выполняться одновременно несколько вычислительных операций . Параллельные вычисления составляют основу суперкомпьютерных технологий и высокопроизводительных расчетов .Параллельные вычисления и многопроцессорные компьютеры 5 Параллельные вычисления - не просто использование многопроцессорных (многоядерных) вычислительных систем. Параллельный для выполнения нескольких задач используется несколько процессорных устройств.Параллельная обработка 11Виды параллельной обработки 12 Многопроцессорная обработка Несколько процессоров (ядер) используются для решения одной и той же задачи Задача разбивается на подзадачи Каждый процессор выполняет свою подзадачу Конвейерная обработка Несколько устройств используются для решения различных задач Задача разбивается на этапы Каждому устройству сопоставляется этап, который оно выполняет, и два других устройства: поставщик и потребитель Векторная обработка Использование специального процессора, который выполняет операцию над векторами как одну команду Векторно-конвейерная ОБРАБОТКАМНОГОПРОЦЕССОРНАЯ обработка 13Виды параллельной обработки 14 Многопроцессорная обработка Несколько процессоров (ядер) используются для решения одной и той же задачи Задача разбивается на подзадачи Каждый процессор выполняет свою подзадачу Конвейерная обработка Несколько устройств используются для решения различных задач Задача разбивается на этапы Каждому устройству сопоставляется этап, который оно выполняет, и два других устройства: поставщик и потребитель Векторная обработка Использование специального процессора, который выполняет операцию над векторами как одну команду Векторно-конвейерная ОБРАБОТКАКОНВЕЙЕРНАЯ обработка 15 Генри Форд (1863-1947) Первый сборочный конвейер на автозаводе ФОРДАВИДЫ параллельной обработки 16 Многопроцессорная обработка Несколько процессоров (ядер) используются для решения одной и той же задачи Задача разбивается на подзадачи Каждый процессор выполняет свою подзадачу Конвейерная обработка Несколько устройств используются для решения различных задач Задача разбивается на этапы Каждому устройству сопоставляется этап, который оно выполняет, и два других устройства: поставщик и потребитель Векторная обработка Использование специального процессора, который выполняет операцию над векторами как одну команду Векторно-конвейерная ОБРАБОТКАВЕКТОРНАЯ обработка 17 Копировально-фрезерный станок для обработки отверстий замка SZS-100. Обеспечивает сверление 3-х параллельных отверстий для замочного паза.Виды параллельной обработки 18 Многопроцессорная обработка Несколько процессоров (ядер) используются для решения одной и той же задачи Задача разбивается на подзадачи Каждый процессор выполняет свою подзадачу Конвейерная обработка Несколько устройств используются для решения различных задач Задача разбивается на этапы Каждому устройству сопоставляется этап, который оно выполняет, и два других устройства: поставщик и потребитель Векторная обработка Использование специального процессора, который выполняет операцию над векторами как одну команду Векторно-конвейерная ОБРАБОТКАВЕКТОРНО-конвейерная обработка 19 Конвейер по сборке автомобилей на заводе "Вольво "Необходимость параллельных вычислений 20 Большие вычислительные задачи и теоретическая ограниченность роста производительности последовательных компьютеров. Резкое снижение стоимости многопроцессорных (параллельных ) вычислительных систем ПК на базе 4-ядерного процессора Intel Core 2 Quad - 20 GFLOPS ($ 1 500) Персональный мини-кластер T - Edge Mini на базе 4-ядерных процессоров Intel Xeon - 2 40 GFLOPS ($ 20 000) Смена парадигмы построения высокопроизводительных процессоров - многоядерность.Большая задача: пример 21 Предметная область Нефтяной резервуар, пробуренные скважины для откачки нефти и закачки воды Задача Путем моделирования определить необходимость бурения доп. скважин Модель Параллелепипед 1000 * 10 000 * 10 000 точек, В каждой точке - от 5 до 20 функций, Значение функции - решение систем нелинейных уравнений (200-1000 арифм . операций) Нестационарный процесс - 100-1000 шагов по времени Решение Количество операций: 10 11 (точек сети) * 10(функций) * 500(операций) * 500(шагов) = 2.5 * 10 17 Производительность персонального компьютера: 2.5*10 9 операций в секунду Время решения (одной задачи) : 2.5*10 17 /2.5*10 9 = 10 8 сек.