10.4 Тенденции развития вычислительных систем

Существует два направления развития высокопроизводительных вычислений /1/. Первое направление связано с применением дорогих суперкомпьютеров с уникальной архитектурой (специальные векторные процессоры, дорогостоящая сверхбыстрая память, уникальное периферийное оборудование), например, суперкомпьютеры CRAY, NEC, IBM, Эльбрус и т.д. Второе направление связано с созданием ВС массового параллелизма Основной упор при этом делается на увеличение числа процессоров и повышение степени параллелизма программ. При этом большую популярность приобретают COW-системы, которые постепенно вытесняют MPP

Мультипроцессорные высокопроизводительные ВС находят своё применение в таких областях как исследовательская, промышленная, образовательная, административная, при производстве самих ВС. Такие системы требуются для точного прогнозирования погоды и климата, для развития современного промышленного дизайна, для создания новых фармацевтических средств и т.д. Среди установленных мультипроцессорных систем системы с архитектурой MPP составляют подавляющее большинство (65%), системы SMP – 21%, системы с векторными процессорами -12%, кластерные системы – 2%. Доля кластерных систем постепенно возрастает.

Относительно многоядерных процессоров /22/, лидеры по производству процессоров, компании Intel и AMD продолжают наращивать количество ядер в процессорах. Например, Intel планирует выпускать процессоры, содержащие до сотни ядер. Появление мультиядерных процессоров, в свою очередь, стимулирует разработку ОС и прикладного программного обеспечения, поддерживающих многоядерность. Кроме того, в корпорации Intel планируют выпускать многоядерный процессор с новой архитектурой, в составе которого будет находиться одно мощное центральное ядро, окружённое множеством вспомогательных ядер. Это поможет более эффективно обрабатывать сложные мультимедийные приложения в многопоточном режиме. Кроме ядер общего назначения, процессоры будут обладать специализированными ядрами для выполнения различных классов задач: графика, алгоритмы распознавания речи и т.п.

Вопросы для самопроверки

1) Дайте определение ВС. Назовите уровни, на которых может выполняться параллельная обработка информации.

2) Что такое гранулярность? Какие уровни параллелизма выделяют по степени гранулярности? В чём заключаются их особенности?

3) Назовите преимущества и недостатки параллельных ВС.

4) Что представляет собой классификация Флинна? На какие группы делятся ВС, согласно этой классификации? Назовите их особенности. В чём заключается классификация ВС, предложенная профессором Головкиным?

5) По какому признаку параллельные ВС делят на мультипроцессоры и мультикомпьютеры? В чём заключается принципиальное различие между ними? Назовите преимущества и недостатки мультипроцессоров и мультикомпьютеров.

6) На какие категории делятся мультипроцессоры. Назовите особенности каждого класса мультипроцессоров.

7) На какие категории делятся мультикомпьютеры? Назовите особенности каждого класса мультикомпьютеров.

8) Что представляют собой ВС на кристалле? Какие существуют направления создания кристаллов однокристальных ВС?

9) Дайте определение понятию CMP-системы, ядра, многоядерного процессора.

10) Назовите особенности многоядерных систем с симметричной архитектурой (SGP), многопотоковых многоядерных систем (SMT), кластерных многоядерных систем (ACCMP).

11) Назовите основные тенденции развития ВС.