Показатели производительности алгоритмов распараллеливания. Технология гиперпоточности. Многозадачные и многопоточные системы. Суперскалярные вычисления. Группа : tt-13-20p

Производительность

Преимуществами технологии считаются:

• 
  возможность запуска нескольких потоков одновременно (многопоточный код);
  
• 
  уменьшение времени отклика;
  
• 
  увеличение числа пользователей, обслуживаемых сервером.
  

По утверждениям Intel, после реализации гиперпоточности в Pentium 4 и Xeon 2001—2002 года:

• 
  площадь кристалла и энергопотребление в первой реализации увеличились менее чем на 5 %;
  
• 
  в некоторых задачах производительность увеличилась на 15—30 %
  
• 
  прибавка к скорости составила 30 % по сравнению с аналогичными процессорами Pentium 4, не поддерживающими гиперпоточность;
  

Прибавка к производительности изменяется от приложения к приложению. Скорость выполнения некоторых программ может даже уменьшиться. Это, в первую очередь, связано с «системой повторения» (англ. replay) процессоров Pentium 4, занимающей необходимые вычислительные ресурсы, отчего и начинают «голодать» другие потоки.


Многозадачные и многопоточные системы.
Общие сведения
Многозадачность (multitasking) – это способность операционной системы выполнять несколько программ одновременно. В основе реализации этого принципа на персональных ЭВМ лежит использование операционной системой аппаратного таймера для выделения отрезков времени (time sliced) для каждого из одновременно выполняемых процессов. Если эти отрезки времени достаточно малы, и машина не перегружена слишком большим числом программ, то пользователю кажется, что все эти программы выполняются параллельно.
Многопоточность (multithreading) – режим, при котором машинная программа содержит в себе параллельно исполняемые участки или процедуры (threads). Таким образом, механизм многопоточности дает возможность программе самой быть многозадачной.
Идея многозадачности не нова. Многозадачность реализуется на больших многопользовательских компьютерах типа мэйнфрэйм (mainframe), к которым подключены десятки, сотни терминалов. У каждого пользователя, сидящего за экраном такого терминала, создается впечатление, что он имеет эксклюзивный доступ ко всей машине. Кроме того, операционные системы таких компьютеров часто дают возможность пользователям перевести задачу в фоновый режим, где они выполняются в то время, как пользователь может работать с другой программой.
Персональные компьютеры на заре своей юности аппаратно не поддерживали многозадачность. Это было вполне оправдано. С одной стороны, стремление к дешевизне приводило к упрощенным аппаратным решениям. С другой стороны, пользователь и так получал в свое распоряжение все ресурсы компьютера, а работать с несколькими программами одновременно невозможно для обычного пользователя. Для решения другой задачи, пользователь мог выйти из текущей программы и загрузить новую.
Однако, со временем, работа на персональном компьютере стала просто требовать многозадачности. Например, представьте, что вам необходимо распечатать страниц 100 текста, да еще на матричном принтере. На это занятие уходит несколько часов. И если, при этом, компьютер не может делать ничего большего, как посылать информацию принтеру, то насколько утомительным будет этот процесс. А ведь еще совсем недавно именно так и печатались курсовые, дипломные и другие работы.