Mavzu: Parallel xisoblash tizimlari

ParaLab tizimining umumiy xususiyatlari.
ParaLab - dasturiy ta'minot tizimi, ko’pprotsessorli hisoblash tizimini aniq parallel hisoblashlarni bajarishiga imkon beradi va bu ijtimoiy foydalanuvchi kompyuterga tajribalarni ketma-ket va parallel murakkab yechimlari jarayonini tasvirlashning hisoblash vazifalarni tadqiq qiladi.
ParaLab foydalanuvchi uchun quyidagi modellashtirish tajribalarini taqdim etadi:

• 
  parallel hisoblash tizimlari topologiyalarini aniqlash uchun tajribalar o’tkazish, bu topologiyada protsessorlar va yadrolar sonini belgilash, protsessor xususiyatlarini sozlash, ommaviy axborot vositalari va aloqa vositalarini o'lchov birliklari harakteristikalarini faoliyatini belgilash uchun ishlab chiqarish ;
  
• 
  parallel muammolarni hal qilish uchun ParaLab tizimi parallel algoritmlar parametrlarini hisoblashni amalga oshirish:
  
• 
  tanlangan vazifani hal qilish uchun parallel usulni tanlash ;
  
• 
  kerakli sur'atlarining tanlash uchun vizuallashtirishni o'rnatish jarayonini ko’rsatish va protsessorlari o'rtasida ma'lumotlarni ekran rejimini batafsil tasvirlashning darajasi parallel amalga oshiriladigan parallel hisoblash:
  

Tanlangan muammolar uchun parallel tajriba yechimlarini quyidagilarni amalga oshiradi; ParaLab tizimida turli vazifalar bir element bilan hosil bo'lishi mumkin. Parallel hisoblash usullari va vazifalarini foydalanuvchi tizimlar uchun amalga oshirish, shuning uchun eksperiment ishlashi bir vaqtning o'zida yoki vaqtincha (vaqt bo'linish rejimida ) sodir bo'lishi mumkin.
Dasturlashning ketma-ket modeli uchun quyidagi xususiyatlar xarakterlidir:

• 
  Nisbatan yuqori bo‘lmagan ishlab chiqarish;
  
• 
  Standart dasturlash tillarining qo‘llanilishi;
  
• 
  Chiqish kodi darajasida dasturning yaxshi o‘zlashtirilishi;
  
• 
  Parallel model esa quyidagilar bilan xarakterlanadi:
  
• 
  Dasturlarni yanada yuqori darajada ishlab chiqishga erishish imkoniyati;
  
• 
  Dasturlashning maxsus uslublarini qo‘llash;
  
• 
  Dasturlashning maxsus qurilmalaridan foydalanish imkoniyati;
  
• 
  Dasturlash ishlari xajmining yanada ortishi;
  
• 
  Dasturni o‘tkazuvchanligi bilan bog‘liq muammolarining xususiyatlari.
  
• 
  Parallel ilovalarni ishlab chiqishda parallel dasturlash modellari uchun spetsifik muammolar ham yuzaga kelishi mumkin:
  
• 
  Ko‘plab protsessorlar ishini boshqarish;
  
• 
  Ma’lumotlarni jarayonlar o‘rtasida uzatishni tashkillash;
  
• 
  Chorasiz xolatlar extimolligi (o‘zaro bloklanish). Bloklash boshqa jarayon bilan bloklangan, o‘z navbatida ishni javom ettirish uchun talab qilinadigan ikkinchi jarayon yoki oqimni resursga kirish uchun kutib turganda xosil bo‘ladi;
  
• 
  Xatoliklarning lokal bo‘lmagan va dinamik xarakteri. Jarayon yoki oqim turli protsessorlar yoki yadrolarda amalga oshiriladi. Xisoblovchi tugunlar yuklanganda vaqt o‘tishi bilan o‘zgaradi, chunki parallel dasturlashni yaxlit ishlashi uchun aniq sinxronlash bilan ta’minlanganlik talab etiladi.
  
• 
  Determinizm sarfi (jarayonni uning bajarilishida oldindan taxmin qilinadigan xarakatlari). Parallel dastur 8 marta qayta yuklanganda, xatto kodni modifikatsiyasi va chikuvchi ma’lumotsiz ham turli natijalarni berishi mumkin. Bu “ma’lumotlar izidan quvish” – turli jarayonlar yoki umumiy qo‘llaniladigan oqimlarga bir vaqtning o‘zida va asinxron kirish oqibati xisoblanadi.
  

Dastur masshtablashtirilishi xaqida qayg‘urishning dolzarbligi (masshtablashtirilish – bu xisoblash tizimi, kompyuter tarmog‘i yoki jarayon/jarayonlarning xos xususiyati bo‘lib, ularning murakkabligi o‘sib borsa ham samarali ishlash qobiliyatining saqlanib qolishi demakdir);
Xisoblovchi tugunlarning muvozanatlashgan yuklamasi xaqida qayg‘urish zarurati.
Informatsion grafning qo‘shni graflari bilan bog‘lovchi bir nechta chiziqlarining mavjudligi bitta operatsiyani birvarakayiga bir nechta ma’lumotlar (massivlar) elementlari uchun qo‘llashni anglatadi. Bunday massivning turli fragmentlari vektorli protsessorda yoki xar xil parallel xisoblash tizimlarida qayta ishlanishi mumkin. Ushbu yo‘nalish doirasida vektorlash yoki parallellashtirish translyasiya paytida amalga oshiriladi. Bunda dasturchidan parallel ilovalarni ishlab chiqishda quyidagilar talab qilinadi:

• 
  Translyatorga parallel yoki vektorli optimalliklarini kiritish;
  
• 
  Parallel kompilyatsiyalar direktivini kiritish;
  
• 
  Parallel xisoblash uchun mo’ljallangan maxsus dasturlash tillari, kutubxona qism dasturlari, aniq arxitekturali maxsus ishlab chiqarilgan kompyuterlar va bu arxitekturalar uchun optimizatsiyalarni qo’llash;
  
• 
  Mazkur yondoshuvning asosiy xususiyatlari quyidagilardan iborat:
  
• 
  Ma’lumotlarni qayta ishlanishi bilan bitta dastur shug’ullanadi;
  
• 
  Nomlar muxiti global xisoblanadi;
  

Massiv elementlari ustida olib boriladigan parallel operatsiyalar mavjud ishlayotgan protsessorlarning dasturlarida bir vaqtda amalga oshiriladi.
Ma’lumotlarning parallelizmi asosida dasturlashda ko’pincha maxsus tillardan foydalaniladi – DVM Fortran, HPF (High Perfomance Fortran) va boshqalar. Ma’lumotlar parallelizmi modelini tadbiq etish parallelizmni translyator darajasida qo’llab-quvvatlash talab qilinadi. Bunday qo’llab-quvvatlashni quyidagilar ta’minlashi mumkin:
Mavjud ketma-ket translyatorlar va parallel algoritmik konstruktsiyalarni tadbiq etgan maxsus kutubxonani qo’llovchi protsessorlar;
Dasturning mantiqiy strukturasi, bog’liqlikni tekshirish va cheklangan parallel optimizatsiyalarni oldindan taxlil qiluvchi oldingi translyatorlar;
Parallelizmni dasturning chiqish kodida namoyon etish va uning o’zgarishini parallel konstruktsiyalarda amalga oshiruvchi parallellashtiruvchi translyatorlar.
ParaLab tizimida tajribalar natijalarini saqlash uchun Denia jurnali foydalaniladi. Saqlangan natijalar radiatsiya ma'lumotlarni tahlil qilish imkonini beradi.

2-rasm. ParaLab oynasi.