3.4.4. Супер-эвм
Данные машины занимают самую правую позицию в спектре современной ЦВТ и обладают производительностью, достигающей 1010оп/с и выше. Такие ВС могут не только удовлетворительно решать сложнейшие научно-технические задачи, требующие огромного объема вычислений, но и обеспечивать работу более чем с 10 000 отдельных рабочих станций, для чего им требуются в качестве координатора системыввода/вывода специальные мини- или ЭВМ общего назначения. Типичными областями применения супер-ЭВМ являются: научные исследования, проектирование авиационной и космической техники, ядерные исследования, сейсмический анализ и другие области, требующие быстройобработки очень большого количества данных. Определенную картину по использованиюсупер-ЭВМдает сводный анализ по США: оборонные проекты (45%), нефтяные компании (18%), университеты (13%), космические исследования (10%) и другие (14%). Только очень мощные компьютерные фирмы такие, какFujitsu, Hitachi, NEC (Япония),Goodyear, ibm, CDC, Burough, FPS(США) и еще несколько производят супер-ЭВМ и только одна —Cray Research(США) производитисключительно супер-ЭВМ, другоесопутствующее им оборудование и спецпроцессоры, являясь признанным лидером в этом классе ЭВМ. Находясь на острие борьбы за производительность, супер-ЭВМ для своего развития используют самые последние достижения в электронной технологии, программировании, системотехнике, результаты прикладных и теоретических исследований в вычислительных и ряде других смежных наук.
Оценки возможной пиковой производительности одного процессора на полупроводниковой элементной базе только из-за задержекв связях между логическими элементами не превышает 108оп/с для скалярных вычислений. Следовательно, получение большей производительности (а целый ряд задач уже сейчас требует производительности не менее 1012оп/ с) может быть получено только в рамках не-неймановской параллельной архитектуры ЦВТ. Использование последовательнопараллельной обработки одним процессором принципиально не меняет сути дела, поэтому вполне естественным являетсямультипроцессорнаяилимногомашиннаяорганизация ВС, в отдельных аспектах рассмотренная выше.Аппаратносовременный параллелизм ЭВМ поддерживается на четырех основных уровнях: (1)многомашинном,(2)мультипроцессорном,(3)однопроцессорномс несколькими исполнительными устройствами и (4)конвейеризациейобработки данных; используются исмешанные архитектурные решения. Типичными примерами подходов 3 и 4 являются специализированныевекторныепроцессоры, использующие параллелизм обработки, допускаемый векторно-матричными вычислениями. Типичными примерами архитектуры 4 являются супер-ЭВМAmdahl 180-Е, Cray-1, CYBER-205, SX-2.Для увеличения производительности скалярныхвычислений в состав ЦП включаютсявекторныеискалярныеисполнительные устройства с быстрыми регистрами и индексной арифметикой, т.е. объединяются два спецпроцессора для обработки одной последовательности команд. Однако произведенные оценки показывают, что данный подход повышаетмаксимумна порядок производительность ЦП по сравнению с традиционным процессором скалярного типа. Архитектура, исповедующая подход на основе принципа управления данными, расширяет параллелизм во времени вычислительного процесса за счет увеличения числа исполнительных устройств при условий их удовлетворительной загрузки; однако и здесь не предвидится существенного повышения производительности. Подход на основемногомашинныхВС также не дает качественного скачка повышения производительности даже за счет использования крупноблочного параллельного программирования, информационного распараллеливания, параллельного СПО и других методов организации процесса обработки информации.
Все современные параллельныеВС (ПВС) являютсямультипроцессорнымис различной архитектурой, наиболее распространенные из которых можно классифицировать по способу использования ОП и режиму выполнения команд процессорами системы. Относительно использования ОП ПВС можно классифицировать по двум основным группам: (1) ОПраспределяетсяпо процессорам и (2) процессорыразделяютобщую ОП. В рамках другого подхода ПВС можно классифицировать также по двум основным группам:SIMD (Single Instruction — Multiple Data)иMIMD (Multiple Instruction — Multiple Data) (см. также §§ 5.2, 8.1).Вопрос параллелизации был рассмотрен в § 2. В § 8.5 более подробно рассмотрена отечественная модель супер-ЭВМ Эльбрус.
- Архитектура эвм
- Часть 1
- §1 Введение
- 1.1. Определение.
- 1.2. Обобщенная структура эвм.
- §2. Две парадигмы программирования.
- 2.1. Введение. Последовательная и параллельная модели программирования.
- 2.2. Параллелизм данных.
- Управление данными.
- §3. Архитектурная организация эвм основных классов и типов
- 3.1. Ведение.
- 3.2. Аналоговая вычислительная техника
- 3.3. Гибридная вычислительная техника
- 3.4. Дискретная вычислительная техника
- 3.4.1. Специальные эвм.
- 3.4.2. Микропроцессорные эвм и пк.
- 3.4.3. Эвм общего назначения
- 3.4.4. Супер-эвм
- §4 История развития вт. Поколения эвм.
- 4.1. Первое поколение эвм.
- 4.2. Второе поколение эвм.
- 4.3. Третье поколение эвм.
- 4.4. Четвертое поколение эвм.
- 4.5. Пятое поколение эвм.
- §5 Классификация и основные характеристики эвм.
- 5.1. Характеристики.
- 5.2. Классификация эвм.
- 3. Режимам работы:
- Литература:
- Содержание: