Стр. 8 - Параллельное программирование

ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ

6

ВВЕДЕНИЕ

Одним из современных направлений развития вычислительной техники

является применение параллельных вычислительных систем (ПВС). Это обстоятель-

ство вызвано необходимостью решать проблемы, связанные с решением таких прак-

тических задач, как проектирование интегральных схем, моделирование климата,

анализ загрязнения окружающей среды и др. Несмотря на то, что процесс создания

высокопроизводительных вычислительных систем является сложной научно-

технической задачей, требующей к тому же больших финансовых инвестиций, это

направление вычислительной техники развивается «семимильными шагами».

Среди существующей вычислительной техники можно выделить одну из наи-

более быстродействующих супер-ЭВМ SX-6 японской фирмы NEC с быстродейст-

вием одного векторного процессора порядка 8 млрд операций в секунду (8 Гфлопс).

Еще более высокие показатели быстродействия у многопроцессорных систем.

Например, система ASCI Red фирмы Intel (США, 1997) имеет предельную (пико-

вую) производительность 1,8 триллионов операций в секунду (1,8 Тфлопс). Система

ASCI Red включает в свой состав 9624 микропроцессоров PentiumPro с тактовой

частотой 200 МГц, общий объем оперативной памяти 500 Гбайт и имеет стоимость

50 млн долл. (т.е. стоимость 1 Мфлопс составляет около 25 долл.), многопроцессор-

ный комплекс Earth Simulator корпорации NEC, состоящий из 640 8-процессорных

узлов SX-6 с общей суммарной пиковой производительностью 40 Тфлопс/с.

Несмотря на полученные успехи в этой области, применение параллелизма не полу-

чило широкого распространения по следующим причинам [28]:

•

высокая стоимость параллельных систем. В соответствии с подтверждае-

мым на практике законом Гроша (Grosch), производительность компьютера

возрастает пропорционально квадрату его стоимости;

•

потери производительности для организации параллелизма. Согласно гипо-

тезе Минского (Minsky), ускорение, достигаемое при использовании парал-

лельной системы, пропорционально двоичному логарифму от числа про-

цессоров (т.е. при 1000 процессорах возможное ускорение оказывается

равным 10);

•

постоянное совершенствование последовательных компьютеров. В соот-

ветствии с широко известным законом Мура (Moore) мощность последова-

тельных процессоров возрастает практически в два раза каждые 18-24 ме-

сяцев (исторический экскурс показывает, что быстродействие ЭВМ увели-

чивалось на порядок каждые 5 лет) и, как результат, необходимая