Основнi топологiчнi характеристики паралельних обчислювальних систем з масивно-паралельними архiтектурами

МIНIСТЕРСТВО ОСВIТИ I НАУКИ УКРАЇНИ

Iнститут комп’ютерних iнформацiйних технологiй

Кафедра комп’ютерних систем та мереж

КУРСОВА РОБОТА

з дисциплiни: Комп′ютернi системи

Виконав: Iван Федоров

Група: СП-856Б

Залiкова книжка №22

Прийняла: Столяр Анна Леонiдiвна

Оцiнка ”_________”

“___”__________2021р.

______________________

(пiдпис викладача)

Вступ до курсової роботи

Мета: дослiдити основнi топологiчнi характеристики паралельних обчислювальних систем з масивно-паралельними архiтектурами (massive parallel processing, MPP-системи).

Завдання

Топологiя

Кластер

Лiнiйка

Кiльце

Дерево

Порядок виконання роботи

Для кожної iз заданих топологiй потрiбно:

1. Визначити порядок нумерацiї процесорiв у кластерах системи при масштабуваннi.

2. Визначити кiлькiсть процесорiв, якi додаються на кожному кроцi масштабування.

3. Програмно описати зв'язки мiж процесорами (внутрiшньо- та мiжкластернi) на кожному кроцi масштабування за допомогою вiдповiдних матриць сумiжностi. Розмiр матриць визначається кiлькiстю процесорiв. Якщо iснує зв'язок мiж i-м та j-м процесорами, то вiдповiдне значення матрицi на перетинаннi i-о рядка та j-о стовпця дорiвнює "1", у противному випадку ─ "0". Масштабування всiх топологiй виконувати доти, доки кiлькiсть процесорiв системи не досягне значення 100.

1. Теоретична частина

МРР-системи (massive parallel processing) або системи з масовим паралелiзмом - це багатопроцесорнi системи з розподiленою (локальною) оперативною пам'яттю. Їхня основна перевага - необмежена масштабованiсть (можливiсть збiльшення кiлькостi процесорiв у системi без змiни її властивостей). У зв'язку iз цим МРР-систем мiстять сотнi, тисячi процесорiв. Найбiльш важливим аспектом МРР систем є те, як взаємодiють мiж собою окремi процесори. Конфiгурацiя системи мiжпроцесорного зв’язку iстотно впливає на порядок пiдключення лiнiй зв’язку, що з’єднують окремi процесори. Органiзацiя внутрiшнiх комунiкацiй КС називається топологiєю. Вiдомо два способи взаємозв'язкiв мiж процесорами в МРР-системi:

─ статичний, коли процесори зв'язанi за допомогою спецiальних двунаправлених каналiв;

─ динамiчний, коли для взаємозв'язкiв мiж процесорами використовують комутатори.

У першому випадку процесори в МРР-системах можуть поєднуватися в рiзнi топологiї, а в другому випадку - являють собою тiльки повнозв’язану топологiю.

У данiй роботi розглядається МРР-системи зi статичними взаємозв'язками. Для таких систем iснує множина топологiчних характеристик. Основними топологiчними характеристиками є:

* Дiаметр системи (D) - це мiнiмальна вiдстань мiж двома максимально вiддаленими процесорами. Наприклад, дiаметр для повнозв’язаної системи дорiвнює 1, а для топологiї «зiрка» дорiвнює 2. Дiаметр кiльцевої топологiї дорiвнює n/2, а лiнiйної топологiї дорiвнює n-1, де n - кiлькiсть процесорiв у системi. Оптимальним є мiнiмальне значення дiаметра.

* Середнiй дiаметр (). Ця характеристика визначається