并行計(jì)算-多媒體課件-并行體系結(jié)構(gòu)-lec15-DSM

并行計(jì)算-多媒體課件-并行體系結(jié)構(gòu)-lec15-DSM本課件介紹了并行計(jì)算的概念和與串行計(jì)算的區(qū)別，探討了多媒體課件的發(fā)展歷程和特點(diǎn)，以及并行體系結(jié)構(gòu)和DSM體系結(jié)構(gòu)的定義與特點(diǎn)。什么是并行計(jì)算并行計(jì)算是指同時(shí)執(zhí)行多個(gè)計(jì)算任務(wù)，通過將問題分解成多個(gè)子任務(wù)并在多個(gè)處理單元上并行執(zhí)行，以加快計(jì)算速度。多媒體課件的發(fā)展歷程1Phase1:CD-ROMs初始階段，多媒體課件通過CD-ROM分發(fā)，包含文字、圖像和音頻。2Phase2:InteractiveMultimedia交互式多媒體課件的出現(xiàn)，引入了視頻、動畫和互動元素。3Phase3:Web-basedMultimedia基于網(wǎng)絡(luò)的多媒體課件允許在線訪問，整合了多種媒體和互動性。并行體系結(jié)構(gòu)的分類SIMD體系結(jié)構(gòu)單指令多數(shù)據(jù)流，多個(gè)處理單元同時(shí)執(zhí)行同一條指令，適用于數(shù)據(jù)并行計(jì)算。MIMD體系結(jié)構(gòu)多指令多數(shù)據(jù)流，多個(gè)處理單元獨(dú)立執(zhí)行不同的指令和數(shù)據(jù)，適用于任務(wù)并行計(jì)算。SPMD體系結(jié)構(gòu)單指令多數(shù)據(jù)流，多個(gè)處理單元以相同的指令并行執(zhí)行不同的數(shù)據(jù)，適用于數(shù)據(jù)并行計(jì)算。DSM體系結(jié)構(gòu)的定義與特點(diǎn)定義分布式共享內(nèi)存，多個(gè)處理單元可以共享物理內(nèi)存空間。特點(diǎn)簡化并行編程，提供全局共享數(shù)據(jù)，方便進(jìn)程間通信，但需要處理一致性和同步問題。DSM體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1靈活性易于擴(kuò)展和配置，并行計(jì)算規(guī)?？梢愿鶕?jù)需求變化。2共享內(nèi)存簡化并行編程，提高編程效率和代碼重用性。3通信效率進(jìn)程間通信通過共享內(nèi)存，不需要復(fù)制數(shù)據(jù)，減少通信開銷。缺點(diǎn)1一致性和同步需要處理數(shù)據(jù)一致性和進(jìn)程間同步的問題，增加了編程和實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。2可伸縮性擴(kuò)展到大規(guī)模并行計(jì)算時(shí)，一致性和通信開銷會增加。DSM體系結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方式基于共享內(nèi)存的軟件實(shí)現(xiàn)通過程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)共享內(nèi)存，如Pthreads和OpenMP等。硬件支持的共享內(nèi)存實(shí)現(xiàn)通過硬件設(shè)計(jì)和支持實(shí)現(xiàn)共享內(nèi)存，如NUMA和CC-NUMA等。DSM系統(tǒng)的互斥機(jī)制和同步機(jī)制互斥機(jī)制通過鎖、信號量等方法實(shí)現(xiàn)對共享資源的互斥訪問，防止并發(fā)沖突。同步機(jī)制通過條件變量、屏障等方法實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間同步，保持一致性。DSM系統(tǒng)的一致性協(xié)議和數(shù)據(jù)分發(fā)策略一致性協(xié)議緩存一致性協(xié)議，如MESI和MOESI，保證各個(gè)處理單元訪問共享數(shù)據(jù)時(shí)的一致性。數(shù)據(jù)分發(fā)策略根據(jù)處理單元的訪問模式和數(shù)據(jù)分布特點(diǎn)，選擇最佳的數(shù)據(jù)分發(fā)策略來減少通信開銷。DSM系統(tǒng)的性能評價(jià)指標(biāo)和應(yīng)用領(lǐng)域性能評價(jià)指標(biāo)1響應(yīng)時(shí)間系統(tǒng)對請求的響應(yīng)時(shí)間，反映系統(tǒng)的運(yùn)行效率。2吞吐量系統(tǒng)每單位時(shí)間能處理的請求數(shù)量，反映系統(tǒng)的處理能力。應(yīng)用領(lǐng)域DSM系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于并行計(jì)算、分布式系統(tǒng)和科學(xué)研究領(lǐng)域，提供高性能和靈活性。DSM系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢1性能優(yōu)化改進(jìn)一致性協(xié)議和數(shù)據(jù)分發(fā)策略，提高系統(tǒng)的性能和效率。