ШЛЯХИ ДОСЯГНЕННЯ ВНУТРІШНЬОГО ПАРАЛЕЛІЗМУ ЗАДАЧ ПРИ БАГАТОПОТІКОВИХ ОБЧИСЛЕННЯХ

Анотація

У статті проаналізована еволюція архітектури комп’ютерних систем и визначений шлях підвищення продуктивності обчислень. Він полягає у використанні технологій багатопотіковості., як сукупності апаратних, програмних та методологічних рішень. У якості об’єкту дослідження розглядаються багатоядерні процесори. Кожне з ядер має власну кеш-пам’ять, і на цьому рівні вони можуть розглядатися, як обчислювальні пристрої з розподіленою пам’яттю. У той же час, при великих обсягах обчислень цієї пам’яті недостатньо, тому використовується загальна пам’ять, тобто відбувається їх трансформація у пристрої зі загальною пам’яттю. Тому багатоядерні процесори по доступу до пам’яті можуть розглядатися як гібридні обчислювальні пристрої. Метою роботи є аналіз підходів до оптимізуючих перетворень обчислень у вигляді ітераційних циклів з наступною експериментальною перевіркою їх ефективності на комп’ютерах з багатоядерними процесорами. Новизна підходу заключна у тому, що традиційно у задачах оптимізації розглядаються арифметичні цикли, що є більш строщеною задачею. Визначена роль компілятору в оптимізації коду за рахунок пошуку внутрішнього паралелізму. Приділено увагу циклам, як найбільш перспективному об’єкту для розпаралелювання. Запропонований показник «глибіни міжкрокового зв’язку у циклі» (ГМКЦ) та сформульовані умови для розпаралелювання циклів. Розглянута проблема балансування навантаження при розпаралелюванні. Надані експериментальні результати по застосуванню технології MPI для роспаралелювання деяких обчислювальних задач, що використовують ітераційні цикли (ряди и чисельне інтегрування). У якості критерію продуктивності обчислень, інваріантного до характеристик різноманітних комп’ютерних систем запропонований показник λ, що характеризує відносну частку паралельних обчислень у їх загальному обсязі.