Parallel hisoblash va matematikadan dars berish. Parallel hisoblash texnologiyasi asoslari Paralel hisoblash algoritmlari

Parallel kompyuter modellari (Flynn tasnifi)

· "Bir buyruqlar oqimi - bitta ma'lumot oqimi" (SISD - "Single Instruction In Data")

Von Neumann arxitekturasiga tegishli. SISD kompyuterlari oddiy, "an'anaviy" ketma-ket kompyuterlar bo'lib, ularda bir vaqtning o'zida bitta ma'lumot elementida (raqamli yoki boshqa biron bir qiymatda) bitta operatsiya bajariladi. Ko'pgina zamonaviy shaxsiy kompyuterlar ushbu toifaga kiradi.

· "Bir ko'rsatma oqimi - ko'plab ma'lumotlarning oqimi" (SIMD - "Yagona yo'riqnoma - Multiple ma'lumotlar")

SIMD (Ingliz tilida yagona ko'rsatma, bir nechta ma'lumotlar) - ma'lumotlar darajasida parallellikni ta'minlaydigan kompyuterni hisoblash printsipi. SIMD kompyuterlari kontroller deb ataladigan bitta buyruq protsessoridan (boshqaruv moduli) va ishlov berish elementlari deb nomlangan bir nechta ma'lumotlarni qayta ishlash modullaridan iborat. Boshqarish moduli buyruqlarni qabul qiladi, tahlil qiladi va bajaradi.

Agar buyruqda ma'lumotlar bo'lsa, boshqaruvchi barcha ishlov berish elementlariga buyruq yuboradi va ushbu buyruq bir nechta yoki barcha ishlov berish elementlarida bajariladi. Har bir ishlov berish elementi ma'lumotlarni saqlash uchun o'z xotirasiga ega. Ushbu arxitekturaning afzalliklaridan biri shundaki, bu holda hisoblash mantig'i yanada samarali amalga oshiriladi. SIMD protsessorlari, shuningdek, vektor protsessorlari deb ataladi.

· "Bir nechta ma'lumot oqimlari - bitta ma'lumot oqimi" (MISD - "Bir nechta yo'riqnoma - bitta ma'lumot")

Ushbu toifadagi kompyuterlar deyarli yo'q va ularning muvaffaqiyatli amalga oshirilishiga misol keltirish qiyin. Protsessorlar sistolik majmui bo'lib, unda protsessorlar muntazam panjara tugunlarida joylashgan bo'lib, uning roli interprosessorli ulanishlar tomonidan ijro etiladi. Barcha ishlov berish elementlari umumiy soat generatori tomonidan boshqariladi. Ishlashning har bir tsiklida har bir ishlov berish elementi qo'shnilaridan ma'lumotlarni oladi, bitta buyruqni bajaradi va natijani qo'shnilariga uzatadi.

Qo'shni IHlar o'rtasida to'g'ridan-to'g'ri bog'liq bo'lgan PE massivlari deyiladi sistolik... Bunday massivlar juda samarali, ammo ularning har biri juda tor muammolar toifasini hal qilishga qaratilgan. Muayyan muammoni hal qilish uchun qanday qilib sistolik qatorni yaratishingiz mumkinligini ko'rib chiqing. Aytaylik, masalan, matritsani hisoblash uchun moslama yaratish kerak D \u003d C + ABqayerda

Bu erda barcha matritsalar bir-biriga bog'langan, tartibli n... Matritsa A yuqorida bitta diagonal va asosiydan pastda ikkita diagonal joylashgan; matritsa B - pastda bitta diagonali va asosiy diagonaldan ikki diagonal; matritsa C asosiy diagonal yuqorida va pastda uchta diagonal. Har bir PEga skalyar operatsiya qilishiga ruxsat bering c + ab va bir vaqtning o'zida ma'lumotlarni uzatish. Shuning uchun har bir PE uchta kirishga ega bo'lishi kerak: a, b, c va uchta chiqish: a, b, c... Kiritish ( ichidava dam olish kunlari ( tashqarida) ma'lumotlar o'zaro bog'liq