并行计算的现状与发展

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并行计算的现状
对当前发展形势的基本估计 当前 , 并行计算发展的基本状况是 : ( 1) 并行软件的发展远远落后于并行计算体
收稿日期 : 2000 11 06 作者简介 : 刘赫男 ( 1972- ) , 女 , 河北唐山人 , 太原理工大学矿业学院助教 , 研究方向为监 控系统工程。
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Coal 1/ 2001
问题探讨
并行计算的现状与发展
刘赫男, 罗
摘
霄, 高晓东
030024)
( 太原理工大学 , 山 西 太原
要 : 从当前并行计算的实际出发 , 总结 和分析了 并行计 算发展 的现状 , 并对 并行计 算今后 的发展 做出
了展望。与此同时 , 客观分析了目前我国并行计算发展的状况和与国外 发达国家 的差距 , 使我们能 够认清 形势 , 更好地发展。 关键词 : 并行计算 ; 分布计算 ; 机群 中图分类号 : T P3 文献标识码 : B 文章编号 : 1005 2798( 2001) 01 0056 02
Present Status and Future Development of Parallel Computing
L IU He nan, L UO Xiao, GAO Xiao dong
( T aiy uan Univer sity of T echnology , T aiyuan 030024 , China)
[ 1] [ 2] [ 3] 陆鑫达 . 并行和 分布计算 技术 现状 及发展 策略 [ J] . 中 国计算机世界 , 1998. 王鼎兴 , 董春雷 . 可 扩展并行机群系统 [ J] . 中国计算 机 世界 , 1998. 陈 国良 . 并行 算法 # # # 排 序和 选择 [ M ] . 合肥 : 中国 科 技大学出版社 , 1990. [ 责任编辑 : 李巧英 ]
自 70 年代末至 90 年代初, 主要从事向量机和并行 多处理器系统研究; 第三阶段 , 自 80 年代末至今, 主 要从事 M PP ( M assively P arallel Prosessor) 系统及工 作站机群系统研究。每个阶段都研制成一些样机, 但由于缺乏竞争能力, 均无法形成批量生产规模。 此外 , 我国在并行应用方面所开展的研究还较 少, 尽管很多部门和单位已有不少联网的计算资源 , 如工作站、 PC 机、 服务器和各种并行机等 , 但通常这 些用户单位都不知道如何从事并行计算及开展并行 应用。
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结
语
超级计算机已走过了整整 20 年 , 这是一段可扩 展性与可编程性这一对矛盾相互作用直至统一的历 史。市场需求是发展的动力 , 技术进步是发展的条 件。有专家 估计 , 从 现在 起直 到 21 世纪 若干 年, DSM 结构将是超级计算机的主流 , 将稳固地占领超 级计算机的主要市场。 参考文献:
Abstract: Based on t he realit y of current parallel comput ing , this paper generalizes and analyses the present sta t us of parallel comput ing, and give prospect to its fut ure developm ent . At the same t ine, this paper makes objec t ive analysis to the st at us of parallel com put ing in China and the gap bet ween China and other developed coun t ries t o make us see clearly t he situat ion and develop st eadily. Key words: parallel comput ing; distribut ed computing ; clust er 煤 第 10 卷第 1 期 57
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并行计算概述
从计算机诞生之日起, 人们就不断努力加倍提
系结构的发展。 ( 2) 并行计算的应用远远落后于并行计算技 术的发展。 ( 3) 领域。 ( 4) 由高速网联成的各种类型的、 规模可伸缩 计算机群 , 将进一步促使并行计算应用有较大的发 展。 ( 5) 计算系统的规模可伸缩性和可编程性已 成为并行计算系统进一步发展的一对主要矛盾。 2 2 国外重点研究领域 ( 1) 并行算法的设计、 分析和实现。 ( 2) 各种类型的规模可伸缩计算机机群间通 信方法的研究, 包括同构和异构计算机机群, 以及减 小机群。 ( 3) 并行优化编译: 其中包括粗、 中、 细精度三 个层次上的并行优化编译。 ( 4) 用 NU MA( Non- U niform Memory Ac cess) , 特别是 CC- NU MA 方法构成的并行机体系 结构及各种实现方法的研究。 ( 5) 高性能 I/ O、 周边设备和通信技术研究。 ( 6) 高性能微处理器的设计。 2 3 我国的主要差距及薄弱环节 我国的并行和分布计算技术研究 , 自 60 年代末 开始至今, 按照国防科大周兴铭院士的观点, 已经历 了三个阶段。第一阶段 , 自 60 年代末至 70 年代末, 主要从事大型机中的并行处理技术研究; 第二阶段, 大规模并行处理系统已不再是主要研究
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并行计算的发展 # # # 机群系统
机群系统是利用高速通用网络将一组高性能工
作站或高档 PC 机 , 按某种结构连接起来 , 在并行程 序设计以及可视化人机交互集成开发环境支持下 , 统一调度 , 协调处理 , 实现高效并行处理的系统。从 结构和结点间的通信方式来看 , 它属于分布存储系 统。机群系统中的主机和网络可以是同构的, 也可 以是异构的。 机群系统之所以能够从技术可能发展到实际应 用, 主要原因是它与传统的并行处理系统相比有以 下几个明显的特点: ( 1) 系统开发周期短。由于机群系统大多采 用商用工作站和通用 LAN 网络 , 节省了大量 的研 制时间。 ( 2) 系统价格低。构成机群的工作站或高档 PC 机是批量生产的, 因而售价较低。 ( 3) 用户投资风险小。机群系统不仅是一个 并行处理系统, 它的每个结点同时也是一台独立的 工作站 , 即使整个系统对某些应用问题并行效率不 高, 它的结点仍然可以作为单个工作站使用。
( 4) 系统扩展性好。机群系统大多使用通用 网络, 系统扩展容易。 ( 5) 节约系统资源。由于机群系统的结构比 较灵活 , 可以将不同体系结构, 不同性能的工作站连 在一起 , 这样就可以充分利用现有设备。 ( 6) 用户编程方便。机群系统中, 程序的并行 化还是在用户熟悉的编程环境 C 、 C + + 或 Fort ran 下实现的。 总之, 随着网络技术的发展和对机群系统研究 的深入 , 特别是高效通信机制的开发 , 机群系统的通 信性能将会接近专用的互联网络, 并行编程环境和 工具更加完善 , 有望在机群系统上解决粒度更细的 应用问题, 使并行处理系统的应用领域更加广泛。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
高计算机的运行速度, 并且已经取得非常显著的成 绩。然而这种努力不用多久就会因趋于物理器件的 极限而终止。人们在研制新一代计算机的努力中 , 一个共同的特点就是采用并行技术。增加同一时间 间隔内操作数量的技术即所谓并行处理技术; 为并 行处理所设计的计算机统称之为并行计算机; 在并 行计算机上求解问题称之为并行计算; 在并行计算 机上实现求解问题的算法可称之为并行算法。 并行处理, 是一门综合性的计算机学科, 它包括 硬件技术 , 也包括算法、 语言、 程序设计等软件方面 的问 题, 当然 , 还包括各种理论上的探讨。严格地 说, 并 行性 ( parallelism ) 有两 种 含义 : 一是 同 时 性 ( simutaneit y) , 亦即并行性, 指两个或多个事件在同 一时间发生; 二是并发性 ( concurrency) , 指两个或多 个事件在同一时间间隔内发生。 按照常用的分类方法, 可以把并行计算机的结 构分为: 单指令流单数据流 ( SISD) ; 单 指令流 多数据流 ( SIMD) ; ! 多指令 流单数据流 ( M ISD) ; ∀ 多指令流多数据流 ( M IMD) 。