Вопрос 6. Новые принципы и модели вычислений Параллельные вычисления

В общем плане под параллельными вычислениями понимаются процессы обработки данных, в которых одновременно могут выполняться несколько операций компьютерной системы. Достижение параллелизма возможно только при выполнении следующих требований к архитектурным принципам построения вычислительной среды:

• независимость функционирования отдельных устройств ЭВМ;

• избыточность элементов вычислительной системы, осуществляемая в следующих основных формах:

- использование специализированных устройств, таких, например, как отдельные процессоры для целочисленной и вещественной арифметики;

- дублирование устройств ЭВМ, например, несколько однотипных обрабатывающих процессоров или несколько устройств оперативной памяти.

При рассмотрении проблемы организации параллельных вычислений следует различать следующие возможные режимы выполнения независимых частей программы:

• многозадачный режим (режим разделения времени), при котором для выполнения нескольких процессов используется единственный процессор. Данный режим является псевдопараллельным, когда активным (исполняемым) может быть один, единственный процесс, а все остальные процессы находятся в состоянии ожидания своей очереди;

• параллельное выполнение, когда в один и тот же момент может выполняться несколько команд обработки данных;

• распределенные вычисления- данный термин обычно применяют для указания параллельной обработки данных, при которой используется несколько обрабатывающих устройств, достаточно удаленных друг от друга, в которых передача данных по линиям связи приводит к существенным временным задержкам.

Дополнительной формой обеспечения параллелизма может служить конвейерная реализация обрабатывающих устройств, при которой выполнение операций в устройствах представляется в виде исполнения последовательности составляющих операцию подкоманд.

Параллельные вычисления при помощи модели актеров

В данной модели вычисления реализуются набором актеров, каждый из которых:

1. Имеет идентификатор, по которому он может быть опознан и адресован другими актерами.

2. Умеет общаться с другими актерами путем посылки и получения сообщений, причем для набора отправленных сообщений гарантируется только сам факт их доставки адресатам, но не порядок их получения.

3. Реализует свое поведение в реакциях на поступающие сообщения.

4. Имеет недоступное для внешнего мира состояние, которое может влиять на его поведение.

5. В ответ на некоторое сообщение может выполнить произвольную комбинацию следующих действий: а) изменить свое состояние, б) изменить логику обработки последующих сообщений, в) послать одно или несколько асинхронных сообщений, г) создать одного или нескольких новых актеров, д) завершить свою работу.

Модель актеров отлично подходит для создания распределенных систем, с помощью примитивов посылки и принятия сообщений абстрагируя программиста от необходимости обнаруживать удаленные процессы, сериализовывать данные, выполнять RPC-вызовы и контролировать их надежность.