calcolatori elettronici ii

Calcolatori Elettronici IILezione n. 17 – Introduzione alle architetture parallele

Prof. Gianni ConteUniversità di Parma

CALCOLATORIELETTRONICI II



Obiettivi del corso

Introduzionealle prossime

lezioni

Modelli computazionali

Tassonomia delle architetture parallele e distribuite

I clusters e le loro tecnologie



D.E. Cueller, J.S. Singh

Parallel Computer Architecture

Morgan Kaufman Pub., 1999

Bibliografia del corso



G.F. Pfister

In Search of Clusters

Prentice Hall, 1998




R. Buya, ed.

High performance Cluster Computing

Vol. 1 e Vol. 2 Prentice Hall, 1998




INTRODUZIONE ALLE

ARCHITETTURE PARALLELE



Argomenti della lezione

Classificazione di Enslow Classificazione di Flynn

Architettura parallele Classificazione



Architetture parallele



Motivazioni


Molti problemi significativi hannonecessità di potenze di calcolo elevate

La potenza di calcolonon può crescere esclusivamenteper il miglioramento tecnologico



Applicazioni complesse


Modelli predittivi e simulazione

Automazione e CAD

Ricerche petrolifere




Medicina e biologia

Applicazioni militari

Multimedialità e applicazioni WEB

Applicazioni complesse



È necessaria capacità di elaborazioneperché le operazioni da svolgere

in breve tempo sono molte


Ragioni che richiedonosistemi paralleli

per risolvere problemi complessi



È indispensabile disporre in lineadi memorie di grandi dimensioni






Si richiedono grandi capacità di I/O







In tutti i casi, si possono trovare soluzioni ricorrendo a sistemi

distribuiti o paralleli



Classificazione



È possibile classificarele architetture distribuite

secondo criteri diversi

Classificazione di Enslow

Classificazione

(1980)Classificazione di Flynn

(1972)



Le classificazioninon hanno lo scopo di trovare

una collocazione precisa all'interno di una tassonomia a ogni sistema reale ma cercano di identificare

con chiarezza i problemie le alternative progettuali

Classificazione



La classificazione di Enslowche analizzaremo per prima

è più significativa da un puntodi vista concettuale mentrela classificazione di Flynnpur essendo meno precisa

è assai più nota

Classificazione




Che cosa è distribuitoin un sistema

ElaborazioneDati

Controllo




La classificazione di Enslow collocale architetture in uno spazio tridimensionale

Un sistema è completamente distribuito se lo è nelle tre dimensioni




Unità di elaborazione singolaUnità di elaborazione singolama con più unità funzionali

Unità di elaborazione multipleomogenee o eterogenee

Distribuzione della elaborazione




Base di dati centralizzata

Base di dati distribuita fisicamente con direttorio centralizzato

Base di dati distribuita fisicamente senza direttorio centralizzato

Distribuzione dei dati




Punto di controllo unico

Relazioni di tipo master-slave statiche o dinamiche

Punti di controllo autonomie/o cooperanti

Controllo




Dati

Elaborazione Controllo

Personal Computer

Internet



Un sistema di elaborazione operasu (un flusso di) dati in base a(un flusso di) istruzioni acquisitedalla memoria

È possibile una classificazione basata sul grado di parallelismo dei due flussi

Classificazione di Flynn



Singolo flusso di Istruzioni SISD


Singolo flusso di Dati

Singolo flusso di Istruzioni SIMDFlusso di Dati Multiplo



Flusso di Istruzioni Multiplo MISD


Singolo flusso di Dati

Flusso di Istruzioni Multiplo MIMD

Flusso di Dati Multiplo




I/O Istruzioni Dati

Istruzioni

CONTR ELAB. MEM.

SISD

Architettura tradizionale con singola CPUche elabora una istruzione alla volta

operando su un dato alla volta



SIMD

Più CPU operano in modo sincronoeseguendo la stessa istruzione

su dati diversi

I/O

Istruzioni

CONTR

DatiELAB1 MEM1

ELABn MEMn

•••

•••

Elab. ospite

Elab. ospite

Istruzioni Dati



Il medesimo flusso di dati vieneelaborato da un insieme di processori

che eseguono istruzioni diverse

MISD

I/O

Istruzioni

Istruzioni

ELAB1

MEMDATI

EPROG

DatiELAB2 • • •

CONTRn

ELABn

CONTR2CONTR1

Dati



Unità di elaborazione diverse eseguonoistruzioni diverse su dati diversi

MIMD

I/O

Istruzioni

Istruzioni

CONTRDati

ELAB1 MEM

DatiELABn

•••

CONTR

COMUNE



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