并行計算-多媒體課件-并行體系結構-lec15-DSM

并行計算-多媒體課件-并行體系結構-lec15-DSM本課件介紹了并行計算的概念和與串行計算的區(qū)別，探討了多媒體課件的發(fā)展歷程和特點，以及并行體系結構和DSM體系結構的定義與特點。什么是并行計算并行計算是指同時執(zhí)行多個計算任務，通過將問題分解成多個子任務并在多個處理單元上并行執(zhí)行，以加快計算速度。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。并行體系結構的分類SIMD體系結構單指令多數(shù)據(jù)流，多個處理單元同時執(zhí)行同一條指令，適用于數(shù)據(jù)并行計算。MIMD體系結構多指令多數(shù)據(jù)流，多個處理單元獨立執(zhí)行不同的指令和數(shù)據(jù)，適用于任務并行計算。SPMD體系結構單指令多數(shù)據(jù)流，多個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)并行計算。DSM體系結構的定義與特點定義分布式共享內存，多個處理單元可以共享物理內存空間。特點簡化并行編程，提供全局共享數(shù)據(jù)，方便進程間通信，但需要處理一致性和同步問題。DSM體系結構的優(yōu)點和缺點優(yōu)點1靈活性易于擴展和配置，并行計算規(guī)模可以根據(jù)需求變化。2共享內存簡化并行編程，提高編程效率和代碼重用性。3通信效率進程間通信通過共享內存，不需要復制數(shù)據(jù)，減少通信開銷。缺點1一致性和同步需要處理數(shù)據(jù)一致性和進程間同步的問題，增加了編程和實現(xiàn)的復雜度。2可伸縮性擴展到大規(guī)模并行計算時，一致性和通信開銷會增加。DSM體系結構的實現(xiàn)方式基于共享內存的軟件實現(xiàn)通過程序設計實現(xiàn)共享內存，如Pthreads和OpenMP等。硬件支持的共享內存實現(xiàn)通過硬件設計和支持實現(xiàn)共享內存，如NUMA和CC-NUMA等。DSM系統(tǒng)的互斥機制和同步機制互斥機制通過鎖、信號量等方法實現(xiàn)對共享資源的互斥訪問，防止并發(fā)沖突。同步機制通過條件變量、屏障等方法實現(xiàn)進程間同步，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，保證各個處理單元訪問共享數(shù)據(jù)時的一致性。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，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)的性能評價指標和應用領域性能評價指標1響應時間系統(tǒng)對請求的響應時間，反映系統(tǒng)的運行效率。2吞吐量系統(tǒng)每單位時間能處理的請求數(shù)量，反映系統(tǒng)的處理能力。應用領域DSM系統(tǒng)廣泛應用于并行計算、分布式系統(tǒng)和科學研究領域，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。