Презентация на тему Высокопроизводительные вычисления, закон Мура

размеров элементов микропроцессоров. При этом падало энергопотребление и росли

частоты работы, компьютеры становились все быстрее, сохраняя, в общих чертах, свою архитектуру. Менялся техпроцесс производства микросхем и мегагерцы вырастали в гигагерцы.
Оказалось, частоту дальше повышать нельзя — растут токи утечки, процессоры перегреваются и обойти это не получается.
Закон Мура, по которому число транзисторов и связанная с ним производительность компьютеров удваивалась каждые полтора-два года оказался сомнительным.

такт (IPC, Instruction Per Clock), вторая – кол-во тактов

процессора в единицу времени, тактовая частота. Для увеличения производительности нужно поднимать тактовую частоту/увеличивать кол-во инструкций за один такт.  Рост частоты остановился -> увеличение количества исполняемых инструкций.

друг другу инструкции и параллельно их выполнять, называется суперскалярным
Пример:
А=1
В=2
С=А+В
EPIC

(explicitly parallel instruction computing) — микропроцессорная архитектура с явным параллелизмом команд. …..?
Hyper Threading …..?
Технологии параллелизма на уровне инструкций активно развивались в 90е и первую половину 2000х годов, но в настоящее время их потенциал практически исчерпан

одновременно выполняется несколько машинных операций.
Дополнительной формой вычислений является

конвейерная реализация обрабатывающих устройств.

Параллельность

следующие возможные режимы выполнения независимых частей программы:

параллельное выполнение

- в один и тот же момент времени может выполняться несколько команд обработки данных

распределенные вычисления - параллельная обработка данных, при которой используется несколько обрабатывающих устройств

многозадачный режим (режим разделения времени) - для выполнения процессов используется единственный процессор

instruction, multiple data — одиночный поток команд, множественный поток

данных)
Графические процессоры
SIMT — (single instruction, multiple threads, одна инструкция — множество потоков). Так же как в SIMD операции производятся с массивами данных, но степеней свободы гораздо больше — для каждой ячейки обрабатываемых данных работает отдельная нить команд.

системы, в которых существует одиночный поток команд и одиночный

поток данных;
SIMD (Single Instruction, Multiple Data) - системы c одиночным потоком команд и множественным потоком данных;
MISD (Multiple Instruction, Single Data) - системы, в которых существует множественный поток команд и одиночный поток данных;
MIMD (Multiple Instruction, Multiple Data) - системы c множественным потоком команд и множественным потоком данных;

ПР — это один или несколько процессорных элементов,
УУ — устройство управления,
ПД — память данных

Множественный поток Команд, Множественный поток Данных)
многопоточные программы
Ускорение кода зависит

от числа процессоров и параллельности кода согласно формуле

и одно видимое для всех процессоров адресное пространство. Мультипроцессоры отличаются

по организации работы с памятью.
Системы с общей памятью

памяти» или Non-Uniform Memory Architecture — «Архитектура с неравномерной

памятью») — архитектура, в которой, при общем адресном пространстве, скорость доступа к памяти зависит от ее расположения