Организация ЭВМ и систем: Курс лекций (Позиционные системы счисления. Процессоры семейства IA-32. Лазерные принтеры), страница 38

, где  — время установки,  — размер пакета,  — пропускная способность канала.

В сетях с коммутацией пакетов пробный пакет не посылается. Время ожидания имеет порядок

, где  — время задержки пакета в коммутаторе.

Время ожидания в сети типа «wormhole routing» в лучшем случае приближается ко времени ожидания в сети с коммутацией каналов.

Два показателя пропускной способности: бисекционная и суммарная пропускная способность мы уже рассмотрели. Третьим является пропускная способность элемента типа процессор или память — скорость, с которой элемент может передавать или принимать данные.

13.2.  Быстродействие с точки зрения программного обеспечения

Основным показателем здесь является коэффициент ускорения, равный отношению времени решения задачи на машине с одним процессором ко времени решения той же задачи на машине с процессорами.

Идеальный — линейный — коэффициент ускорения принципиально недостижим ввиду:

—  невозможности бесконечного распараллеливания алгоритмов,

—  наличия времени ожидания в коммуникациях.

Кроме того, приближению коэффициента ускорения к линейному при росте количества процессоров мешают:

—  падение суммарной пропускной способности сети межсоединений на один процессор,

—  рост диаметра сети и среднего расстояния между узлами.

Наличие или отсутствие последних двух проблем характеризует расширяемость системы.

Основными способами повышения производительности многопроцессорных систем являются:

1)  дублирование данных:

—  кэширование,

—  равноправные копии;

2)  упреждающая выборка;

3)  многопоточная обработка;

4)  неблокирующая операция записи в ОЗУ.

При дублировании данных возможны самые разные варианты управления памятью — от динамического размещения по требованию аппаратного обеспечения до планомерной загрузки в соответствии с указаниями директив компилятора. Во всех случаях основную проблему составляет согласованность управления.

Упреждающая выборка состоит в вызове данных ещё до того, как они понадобятся. Упреждающая выборка так же, как и копии, может контролироваться аппаратным обеспечением или программным.

Многопоточная обработка создаётся за счёт того, что один и тот же процессор может по очереди выполнять различные процессы. Если переключение между процессами происходит достаточно быстро, то когда один процесс блокируется и ожидает прибытия данных, процессор может выполнять другой процесс.

Некоторые машины автоматически переключаются от процесса к процессу после каждой команды, чтобы избежать длительного времени ожидания. Эта идея впервые была реализована в суперкомпьютере CDC 6600. Было объявлено, что он содержит 10 параллельно работающих процессоров. В действительности ЭВМ имела один процессор, который выполнял по порядку одну команду данного процесса, после чего переключался на следующий процесс.

Неблокирующая операция записи в ОЗУ состоит в следующем. Обычно, при выполнении команды «сохранить», процессор ждёт, пока данные не будут сохранены в ОЗУ полностью. При использовании данного способа, процессор продолжает работу, не дожидаясь окончания операции сохранения.

14. Многопроцессорные системы с общей памятью

14.1. Симметричные многопроцессорные системы

14.2. Модели согласованности

14.2.1. Понятие модели согласованности

14.2.2. Строгая согласованность

14.2.3. Согласованность по последовательности

14.2.4. Процессорная согласованность

14.2.5. Слабая согласованность

14.2.6. Свободная согласованность

14.3. Системы с однородным доступом к памяти и шинной организацией

14.4. Системы с однородным доступом к памяти с координатными коммутаторами

14.5. Системы с неоднородным доступом к памяти

14.6. Системы с доступом только к кэш-памяти

14.1.  Симметричные многопроцессорные системы

Многопроцессорная система с параллельной обработкой данных, как и любая другая вычислительная система, имеет, помимо процессоров и памяти, устройства ввода-вывода (УВВ). В одних многопроцессорных системах только определённые процессоры имеют доступ к УВВ и, следовательно, имеют специальные функции. В других многопроцессорных системах каждый процессор имеет доступ к любому УВВ.