ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1

Тема:Ознайомлення з бібліотеками паралельного програмування МРІ та МРЕ в середовищі Linux

Мета:навчитися віддалено працювати на багатопроцесорній ЕОМ під керуванням ОС Linux, виконувати на ній паралельні задачі реалізовані за допомогою МРІ, дослідити процес виконання паралельних програм використовуючи засіб МРЕ.

ЗМІСТ

1. Теоретичні відомості

2. Хід роботи

3. Зміст звіту

4. Контрольні запитання

5. Список літератури

6. Додаток 1. Управління файлами у linux

7. Додаток 2. Контроль над процессами у linux

8. Додаток 3. Програма, що виводить кількість паралельних процесів та їх номери

9. Додаток 4. Приклад програми пересилки повідомлень між паралельними процесами

10. Додаток 5. Приклад розпаралелення ітераційного процесу

1. ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

1.1 SIMD- і MIMD- системи як апаратна основа паралельних середовищ

Класифікація ЕОМ, запропонована Флінном, розподіляє світ комп’ютерів на чотири групи:

- SISD (Single Instruction Single Data) (Одна Інструкція Одні Дані) – класичні одно-процесорні ЕОМ

- SIMD (Single Instruction Multiple Data) (Одна Інструкція Багато Даних) – векторні й матричні ЕОМ

- MIMD (Multiple Instruction Multiple Data) (Багато Інструкцій Багато Даних) – багатопроцесорні ЕОМ

- MISD (Multiple Instruction Single Data) (Багато Інструкцій Одні Дані) – конвеєрні ЕОМ

SISD- системи являють собою класичні ЕОМ за принципом фон-Неймана: вони виконують операцію, що подана на шину команд, над операндами, що знаходяться на шинах даних.

MISD- системи виконують кілька операцій над даними: наприклад, скласти два числа, зсунути результат на один розряд праворуч та помножити на третє число. Такі системи дозволяють отримати деякий виграш у виконанні, але є досить спеціалізованими системами та не отримали значного поширення. Деякі підходи до таких систем використовуються при конвеєризації SISD- структур.

SIMD- системи мають іншу структуру: вони складаються з тисяч процесорних елементів, що можуть виконати деяку спільну інструкцію над даними, що в них містяться. Дуже часто виникають ситуації, коли треба виконати якусь операцію над багатьма даними (наприклад, скласти дві матриці 100000 x 100000); у таких випадках SIMD- система дає суттєвий приріст у швидкодійності.

MIMD- системи являють подальший розвиток обчислювальної техніки: вони складаються з кількох процесорів, кожен з котрих функціонує за власною програмою. Така структура призначена для серверних завдань (дозволяє кільком користувачам одночасно підключатися до системи та запускати на виконання кожен власну програму), складних задач, коли потрібне розпаралелювання частин програми, або для використання її як SIMD- системи.

Основні характеристики MIMD:

- тісний зв’язок через загальну пам’ять – багатопроцесорна ЕОМ

- розподілена обчислювальна система з не тісним зв’язком через мережу комутацій та обміном повідомленнями

З розвитком обчислювальної техніки з метою підвищення потужності найбільш розповсюджених серед звичайних користувачів SISD- систем до них починають використовувати підходи конвеєризації та розпаралелювання, характерні для MIMD- систем. Нові системи складаються з кількох (найчастіше – двох) процесорів та обладують високошвидкісними механізмами внутрішньої комунікації між системними компонентами (пам’ять, накопичувачі, пристрої вводу/виводу)