Bài giảng Tính toán song song và phân toán - Chương 1: Tổng quan

Bài giảng Tính toán song song và phân toán - Chương 1: Tổng quan được biên soạn nhằm giúp cho các bạn biết được tính toán song song là gì; tại sao phải dùng tính toán song song lệnh thực thi. Mời các bạn tham khảo bài giảng để bổ sung thêm kiến thức về vấn đề này.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Tính toán song song và phân toán - Chương 1: Tổng quan11/7/12 Nội dung Tính toán song song và phân tán PGS.TS. Trần Văn Lăng 1. 2. 3. 4. 5. 6. tvlang@vast-‐hcm.ac.vn lang@lhu.edu.vn Tài liệu: Introduc7on to Parallel Compu7ng Blaise Barney, Lawrence Livermore NaGonal Laboratory hIps://compuGng.llnl.gov/tutorials/parallel_comp/ Tổng quan Khái niệm và thuật ngữ Kiến trúc bộ nhớ của máy Znh song song Mô hình lập trình song song Thiết kế chương trình song song Ví dụ 1 2 1.1 Tính toán song song là gì •  Theo truyền thống, phần mềm được viết theo cách Znh toán tuần tự: 1. Tổng quan –  Được chạy trên một máy Znh đơn có một CPU; –  Một bài toán được chia ra thành một chuỗi các câu lệnh rời rạc. –  Những câu lệnh này được thi hành sau câu lệnh khác. –  Vào một thời điểm chỉ có một câu lệnh thực thi. 1.  Tính toán song song là gì 2.  Tại sao phải dùng Znh toán song song 3 4 1 11/7/12 Ví dụ Znh Gền lương cho nhiều người •  Trong một ngữ cảnh đơn giản, Znh toán song song (Parallel CompuGng) là việc sử dụng đồng thời nhiều nguồn tài nguyên Znh toán để giải quyết một vấn đề: –  Được chạy bằng cách sử dụng nhiều CPU. –  Một vấn đề có thể chia ra thành nhiều phần rời rạc có thể giải quyết một cách đồng thời. –  Mỗi phần được Gếp tục phân chia thành một chuỗi các câu lệnh. –  Những câu lệnh của mỗi phần được thi hành một cách đồng thời trên các CPU khác nhau. 5 6 Tiền lương mỗi người được 1 CPU Znh •  Nguồn tài nguyên Znh toán có thể là: –  Một máy Znh duy nhất với nhiều bộ xử lý; –  Một số tùy ý máy Znh được kết nối qua mạng; –  Tổ hợp cả hai loại trên. 7 8 2 11/7/12 •  Bái toán Znh toán có thể: –  Được phân chia thành các phần công việc rời rạc mà có thể giải quyết một cách đồng thời; –  Thực hiện nhiều câu lệnh chương trình vào bất kỳ thời điểm nào; –  Với nhiều nguồn tài nguyên Znh toán, bài toán được giải quyết ít thời gian so với chỉ một nguồn tài nguyên Znh toán. •  Tính toán song song là một sự Gến hóa của Znh toán tuần tự nhằm cố gắng mô phỏng những vấn đề đặt ra trong thế giới tự nhiên chứa đựng: –  Nhiều sự phức tạp –  Các sự kiện liên quan với nhau xãy ra cùng một thời gian nhưng vẫn trong cùng một chuỗi. 9 The Real World is Massively Parallel ! 10 Ví dụ •  Hình thành giải thiên hà (Galaxy formaGon) •  Chuyển động của hành Gnh •  Vấn đề thời Gết và đại dương 11 12 3 11/7/12 Sử dụng Znh toán song song •  Giao thông đô thị •  Chế tạo máy bay •  Những mãng băng trôi •  Về mặt lịch sử, Znh toán song song được coi là “Znh toán cao cấp” (the high end of compuGng), đã được sử dụng để mô hình hóa các vấn đề khó khăn trong nhiều lĩnh vực khoa học và kỹ thuật: –  Khí quyển, trái đất, môi trường –  Vật lý: hạt nhân, hạt, áp lực cao, nhiệt hạch, lượng tử, … 13 14 Sử dụng Znh toán song song –  Khoa học sinh học, công nghệ sinh học, di truyền học. –  Hóa học, khoa học phân tử –  Địa chất, địa chấn học –  Cơ ký: từ tay chân giả cho đến tàu vũ trụ –  Điện, thiết kế vi mạch, vi điện tử –  Khoa học máy Znh, toán học •  Ngày nay, những ứng dụng thương mại cũng đòi hỏi công suất lớn của m ...