27. Принцип параллельной обработки и передачи информации.

Принцип паралельної передачі інформації, паралельної обробки (паралельного виконання обчислювальних операцій у сучасних ЕС) з метою підвищення їхньої швидкодії й пропускної здатності. Так, швидкодія сучасних паралельних обчислювальних ЕС досягає 10¹² операцій/с і більше. Паралельною називається така обробка інформації на ЕОМ, що передбачає одночасне виконання програм або їхніх окремих частин на незалежних пристроях. Відомі наступні базові способи введення паралелізму в архітектуру ЕОМ:

– конвеєрна обробка – для підвищення продуктивності арифметико-логічного й керуючого пристрою, коли результати обробки передаються від одного процесора до іншого по ланцюгу й реалізована схема співпадання операцій, коли паралельно працюють різні функціональні блоки й кожний з них робить свою частину в загальному циклі обробки команди. Обчислювальна система конвеєрного типу утворена групою процесорів. Довжина конвеєра невелика. Застосовується в спеціальних скалярних процесорах супер-ЕОМ для підтримки векторної обробки;

– функціональна обробка – надання декільком незалежним пристроям можливості паралельного виконання різних функцій, таких, як логічні операції, операції додавання, множення, приросту й ін. і забезпечення взаємодії з різними даними;

– матрична обробка здійснюється великою кількістю ідентичних процесорних елементів (ПЕ) із загальною системою керування, але організованих у вигляді матриць. Причому всі ПЕ виконують одну і ту ж покрокову операцію, але з різними даними, що зберігаються в локальній пам'яті кожного процесора;

– мультипроцесорна обробка – здійснюється декількома процесорами, кожний з яких має свої команди, а взаємодія процесорів здійснюється через загальне поле пам'яті. Сформульовано критерії оцінки продуктивності ЕС: закон Гроша й гіпотеза Мінського.

Відповідно до закону Гроша продуктивність одного процесора збільшується пропорційно квадрату його необхідності, до граничного значення, вище якого продуктивність обмежена.Відповідно до гіпотези Мінського в паралельній системі з n процесорами, продуктивність кожного з яких дорівнює одиниці, загальна продуктивність збільшується як через необхідність обміну даними. У багатопроцесорних системах за рахунок введення відповіднихмеханізмів керування (мультипрограмування) коефіцієнт використання процесорів можнаістотно підвищити. При збільшенні кількості процесорів вn раз продуктивність збільшуєтьсятакож в n раз тільки в істинно паралельній системі при повному завантаженні процесорів.

Ефективність використання різних способів організації обчислювальної системи залежить від структур закладених у неї алгоритмів. Алгоритмічні структури відрізняються один від одного змістом обчислювальних процедур й їхньою послідовністю при виконанні програм.Обчислювальну процедуру можна також розбити на декілька більш дрібних обчислювальнихпроцедур. У паралельній структурі це призводить до деталізації паралелізму. Якщо обчислювальні процедури - примітивні, реалізуються однією командою, то деталізацію називають дрібною, дрібнозернистою, якщо обчислювальні процедури є складними,складаються з інших процедур, то деталізацію називають крупною, крупнозернистою.