Кластерный компьютер Приемы повышения производительности Двоичная арифметика Программирование на языке ассемблера

Восьмеричная система счисления. Основание этой системы счисления p равно восьми. Восьмеричную систему счисления можно рассматривать как более короткий вариант записи двоичных чисел, так как число восемь является степенью числа два. В этой системе счисления используется восемь цифр. Чтобы не выдумывать новых символов для обозначения цифр, в восьмеричной системе счисления были использованы символы десятичных цифр 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7.

Аппаратные метрики

С позиции аппаратуры наибольший интерес представляет быстродействие процессоров, устройств ввода-вывода и коммуникационной сети. Поскольку скорость работы процессоров и устройств ввода-вывода такая же, как и в однопроцессорной машине, ключевыми в параллельной системе являются параметры коммуникационной сети. Здесь есть две ключевые метрики: время запаздывания и пропускная способность. Мы рассмотрим их по очереди.

Полное время запаздывания, или время оборота, — это время, которое требуется на то, чтобы процессор отправил пакет и получил ответ. Если пакет посылается в память, то время запаздывания — это время, которое требуется на чтение и запись слова или блока слов. Если пакет посылается другому процессору, то время запаздывания — это время, которое требуется на передачу пакетов данного размера между процессорами. Обычно интерес представляет время запаздывания для пакетов минимального размера (как правило, одного слова или небольшой строки кэша).

Величину времени запаздывания определяют несколько факторов, и это время разное для технологий коммутации каналов, коммутации с сохранением и продвижением, виртуальной сквозной маршрутизации. В случае коммутации каналов время запаздывания составляет сумму времени установки соединения и времени передачи. Для установки соединения высылается пробный пакет, позволяющий зарезервировать необходимые ресурсы, обратно возвращается сообщение с отчетом. После этого можно компонововать пакет данных. Когда пакет готов, биты можно передавать на полной скорости, поэтому если общее время установки соединения составляет TS} размер пакета равен р бит, а пропускная способность — Ъ бит/с, время запаздывания в одну сторону составляет Ts + p/b.

Если схема дуплексная, и для ответа установки соединения не требуется, минимальное время запаздывания при передаче пакета размером в р бит и получения ответа размером в р бит составляет Т8 + 2р/Ъ секунд.

При коммутации пакетов посылать получателю пробный пакет заранее не нужно, но все равно требуется некоторое время Та на компоновку пакета. Здесь время передачи в одну сторону составляет Та + р/Ъ, но за этот период пакет доходит только до первого коммутатора. При прохождении через сам коммутатор получается некоторая задержка, Т'¿, затем происходит переход к следующему коммутатору и т. д. Время Тл состоит из времени обработки и задержки в очереди (когда нужно ждать, пока освободится выходной порт). Если имеется п коммутаторов, то общее время запаздывания в одну сторону составляет Та + п(р/Ь + + + р/Ъ, где последнее слагаемое отражает факт передачи пакета от последнего коммутатора к получателю.

Время запаздывания в одну сторону для виртуальной сквозной маршрутизации в лучшем случае приближается к значению Та + р/Ъ, поскольку здесь нет пробных пакетов для установки соединения и нет задержки, обусловленной промежуточным хранением. По существу, это — время компоновки пакета плюс время передачи битов. Следовало бы еще прибавить задержку на распространение сигнала, но она во всех случаях невелика.

Следующая аппаратная метрика — пропускная способность. Многие параллельные программы, особенно в естественных науках, ориентированы на перемещение огромных объемов данных, поэтому число байтов, которое система способна передавать в секунду, является очень важным показателем производительности. Существует несколько метрик пропускной способности. Одну из них — пропускную способность сечения — мы уже рассмотрели (см. подраздел «Коммуникационные сети» в разделе «Мультикомпьютеры»). Другая метрика — совокупная пропускная способность — вычисляется путем суммирования пропускной способности всех линий связи. Это число показывает максимальное количество битов, которое можно передать единовременно. Еще одна важная метрика — средняя пропускная способность каждого процессора. Если каждый процессор способен производить данные только со скоростью 1 Мбайт/с, то от сети с пропускной способностью сечения в 100 Гбайт/с проку мало. Скорость взаимодействия в этом случае ограничивается скоростными возможностями каждого процессора.

Совокупность приемов наименования и записи чисел называется счислением. Под системой счисления понимается способ представления любого числа с помощью ограниченного алфавита символов, называемых цифрами.
Кластерные вычисления Процессор 8088 Программирование на языке ассемблера