哈工大并行计算课件第三章
合集下载
《并行计算概述》课件
并行计算的内存模型
并行计算中，多个处理单元之间需要共享数据。有两种常见的内存模型：共 享内存模型和分布式内存模型。
并行计算的任务调度
任务调度是将任务分配给不同的处理单元的过程，旨在提高计算的负载均衡 和整体性能。
分布式并行
多个处理单元分布在不同的 计算机节点上，通过消息传 递进行通信和同步。
向量并行
使用向量处理器同时处理多 个数据，提高计算效率。
并行计算的优点和局限性
1 优点
大大提高了计算速度和效率，加快解决复杂问题的能力。
2 局限性
需要特定的硬件和软件支持，编程复杂度较高，数据依赖等问题需处理。
并行计算的基本模型
《并行计算概述》PPT课 件
并行计算是指同时使用多个计算资源来解决一个问题的计算方式。它利用并 行性提高计算速度，已在各个领域得到广泛应用。
什么是并行计算？
并行计算是一种计算方式，利用多个计算资源同时进行工作，来加快问题的 解决速度。通过拆分任务，可以将复杂问题分解为多个可并行处理的子问题。
并行计算的发展历程
共享内存模型ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
多个处理单元共享同一块内存来 进行通信和同步。
消息传递模型
通过消息传递实现不同处理单元 的通信和同步。
数据并行模型
任务被分解为多个相同的子任务， 每个处理单元处理其中一部分。
并行计算的通信机制
在并行计算中，处理单元之间需要进行通信来协调任务的执行和数据的传输。常用的通信机制包括点对点通信 和集体通信。
1
1960s - 1980s
研究并行计算的初期阶段，以计算机硬件性能提升为主。
2
1990s - 2010s
并行计算技术逐渐成熟，出现了多种并行计算模型和编程框架。
并行计算.3性能..PPT69页
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
03哈工大操作系统第三章
Dr. GuoJun LIU Operating System Slides-8
Process Elements
While the program is executing, this process can be uniquely characterized by a number of elements
A program in execution An instance of a program running on a computer The entity that can be assigned to and executed on a processor A unit of activity characterized by a single sequential thread of execution, a current state, and an associated set of system resources
A user at a terminal logs on to the system The OS can create a process to perform a function on behalf of a user program, without the user having to wait (e.g., a process to control printing) For purposes of modularity or to exploit parallelism, a user program can dictate the creation of a number of processes
Summary of Earlier Concepts
Process Elements
While the program is executing, this process can be uniquely characterized by a number of elements
A program in execution An instance of a program running on a computer The entity that can be assigned to and executed on a processor A unit of activity characterized by a single sequential thread of execution, a current state, and an associated set of system resources
A user at a terminal logs on to the system The OS can create a process to perform a function on behalf of a user program, without the user having to wait (e.g., a process to control printing) For purposes of modularity or to exploit parallelism, a user program can dictate the creation of a number of processes
Summary of Earlier Concepts
哈工大威海 操作系统课件 第3章进程同步
第二章 进 程 管 理
算法2：双标志、先检查 其中Pi
While(flag[j]); Flag[i]=TRUE; Critical section Flag[i]=FALSE; Remainder section
flag[i]= flag[j]=FALSE
请写出Pj
<> <b>
<a> <b>
While(flag[i]); Flag[j]=TRUE; Critical section Flag[j]=FALSE; Remainder section
执行过程相当于 生产一点拿一点, 而不是消费完整 的产品
最后counter 的值为4,并且结果不可预见.
解决问题的关键是,把counter作为临界资源来处 理,即令生产者和消费者进程互斥访问变量counter.
第二章 进 程 管 理
3. 临界区(critical section)
3.1、临界区的定义与进入 • 临界区：把在每个进程中访问临界资源的那段代 码称为临界区(critical section)。 • 进入区： 在临界区前面增加一段用于进行临界资源检 查的代码，称为进入区 。 • 退出区：将临界区正被访问的标志恢复为未被访问 的标志。 • 剩余区：其余部分。
表示目前 缓冲区产 品已放满
第二章 进 程 管 理
虽然上面的生产者程序和消费者程序，在分别看时 都是正确的，而且两者在顺序执行时其结果也会是正确
的，但若并发执行时，就会出现差错，问题就在于这两
个进程共享变量counter。
第二章 进 程 管 理
• 生产者对它做加1操作，消费者对它做减1操 作，这两个操作在用机器语言实现时， 常可 用下面的形式描述：
并行计算概述课件
I/O
SCSI 磁盘
桥
系统 I
节点 2
节点 N
SAN(e.g.Myrinet)
I/O总线,系统总线
接口
LAN(e.g.以太网,FDDI)
系统 II
国家高性能计算中心（合肥）
2019/11/17
16
网络性能指标
节点度（Node Degree）：射入或射出一个节点的边 数。在单向网络中，入射和出射边之和称为节点度。
CPU
本地外围设备 (SCSI总线)
IOC
存储器板 存储器单元
本地总线
高速缓存
IF
存储器总线
IF
MC
系统总线
I/O板
IOP
IF
数据总线
缓冲
IF
(底板上)
通信板
IF
CC
数据总线
缓冲
IF
磁盘和磁带
打印机
国家高性能计算部中件心（合肥）或绘图仪
2019/11/17
网络
(以太网等)
26
动态互连网络 （2）
交叉开关（Crossbar）：
N
2
1
N 1
2
（双
2
N / 2向）
4
2( N 1)
N
4
N 1
2N
4
2 N / 2
2N
3 2log N 1
1
非
N 1
是
N
非
2(N N )
非
2N
是
2N
非
N 1
星形
2
N
N 1
超立方
N 2n
n
n
非
N / 2
哈工程DSP专业课课件第三章
8个辅助寄存器(AR7-AR0)提供了灵活多变以 及功能强大的间接寻址。使用辅助寄存器中的一 个16-bit地址就可访问64K数据存储空间的任意单 元。
通过向状态寄存器ST0的一个3-bit辅助寄存器 指针(ARP)设置一个从0到7的值，就可以选择所需 的辅助寄存器。
设置 数值 的方 法有
MAR指令 它只修改辅助寄存器及ARP
存储器)的值相乘
接收乘法器的乘积
在将PREG的值送入 CALU之前，乘积移位
器将对PREG值进行 定标操作
3.3.1 乘法器
在一个机器周期内，16-bit * l6-bit硬件乘 法器可以产生一个带符号或不带符号的32-bit乘 积。
除在无符号乘法(MPYU指令)周期外，被 乘的两个数作二进制补码处理。
3.1 概述
本章讲述中央处理单元（CPU）的主要组成
CPU 的 三 个 基 本 部 分 （3.2节~3.4节）
包括：输入定标部分、乘法 部分、中央算术逻辑部分
辅助寄存器算术单元 （ARAU）（3.5节）
状态寄存器ST0和ST1 （3.5节）
ARAU实现对8个辅助寄存 器的算术运算。
状态寄存器决定处理器工作 方式、寻址指针以及显示不 同的处理器状态和算术逻辑
中央算术逻辑单元
3.4.1 中央算术逻辑单元(CALU)
中央算术逻辑单元(CALU)执行一系列的算 术和逻辑运算，数字运算是在一个时钟周期内 进行。
这些算术和逻辑运算分为四类：
16-bit加法 16-bit减法 布尔逻辑运算 位测试、移位和循环
鉴于CALU可执行布尔运算，因此可以进行位处理。 CALU使用累加器进行移位和循环。 它具有独立的算术单元和辅助寄存器算术单元。
哈工大—并行处理—第三章 阵列处理机
PEo Ao 例： 现求向量A的前k个分量之 PE1 A1 和S(k)。k从0~到n-1变化。 令A=(Ao,A1,…,An-1),要 PE2 A2 计算的是下列n个和： PE3 A3 k S(k)=∑Ai k=0,1,…,n-1 PE4 A4
I=0
0 0,1 1,2 2,3 3,4 4,5 5,6 6,7
第1步
第2步
上述递归求和对于n=8的情况，在N=8个PE的阵列机中用[log2n=?] 步就可实现。K=0,1,…,7 开 始： PEMi中的Ai PEi的寄存器Ri中，i=0,1,…,n-1 (n=?) 第一步：选定路径将Ai从Ri送至Ri+1,并与Ai+1加在一起； 在Ri+1中得到和Ai+Ai+1。I=0,1,…,6 (箭头表示寻径) 第二步：选定路径将Ri中的中间和传递至Ri+2,与Ri+2中的内容加 起来。i=0,1,…,5 第三步：选定路径将Ri中的中间和传递给Ri+4并与其原值加在一起， i=0,1,2,3。这样，在Pek中得到S(k)的最后结果。 对数据寻径操作来说，第一步未涉及PE7（？数不传）；第二步未 涉及PE7和PE6;第三步未涉及PE7,PE6,PE5,PE4。这些不需要的PE在 相应的步中被屏蔽起来。 在做加法运算时，第一步PEo是不活动的；第二步PEo和PE1是不活动 的；第三步中PEo,PE1,PE2和PE3是受屏蔽的。 屏蔽模式在不同的操作周期是不一样的。在向量长度n>N时，屏蔽 和寻径操作要复杂得多。
接口
局部总线、I/O总线、SAN和LAN
网 络 拓 扑
静态—PE之间链接是固定的，灵活性差，适应性差。 单级—只有有限的几种连接，必经多次循环，实现PE间传递。 动态 多级—由多个单级网络串联组合而成，实现任两个PE间连接。 还可将多级互连网络循环使用，实现复杂的互连。
哈工大张英涛操作系统视频对应课件3_10(全)
进程定义
进程是进程实体的运行过程， 是系统进行资源分配和调度 的基本单位。
进程和程序的关系
（1）进程是一个动态概念，程序是一个静态 概念。 （2）进程具有并行特征，程序没有。 （3）进程是竞争资源的基本单位 （4）一个程序对应多个进程，一个进程为多 个程序服务。
进程的三种基本状态
就绪状态 执行状态 阻塞状态
临界资源
一次仅允许一个进程使用的 共享资源 如：打印机、磁带机、表格
临界区
在每个 进程 中访 问临 界 资源的那段程序
进程必须互斥进入临界区
访问临界区的循环进程描述
repeat
进入区 临界区
检查临界资源是否能访问
退出区
剩余区
until false;
将临界区标志设为未访问
同步机制遵循的原则
空闲让进 ② 忙则等待 ③ 有限等待 ④ 让权等待
处理机中主要的寄存器： （1）通用寄存器 8-32个，暂存信息用 （2）指令计数器 要访问的下一条指令地址 （3）程序状态字PSW 条件码、执行方式、 中断屏蔽标志 （4）用户栈指针 用户进程拥有的系统栈， 存放过程和系统调用参数及调用地址。
进程调度信息
进程状态 进程优先级 与调度算法有关信息 事件 如：阻塞原因
进程控制信息
程序和数据地址 进程同步和通信机制 资源清单：除CPU之外的所需资源与 已经分配资源清单 链接指针：本进程PCB所在队列的下 一个地址。
PCB的组织方式
（1）链接方式 把统一状态的PCB，用其中的链接字链接成 一个队列。如：就绪队列、阻塞队列（根 据不同阻塞原因）、空白队列。 （2）索引方式 建立就绪索引表、阻塞索引表等。把索引表 在内存的首地址放在内存的专用单元中。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
242 187 84 10
0．26 13,333
91 332
16 1200
13
14
3.STREAM
是一个简单的合成基准程序；
由SGl的JohnMcCalpin提出。
测量持续的存储器带宽(以MB／s为 单位)和相应的计算速率。
下表中的向量a、b和c均是有二百 万个元素的数组，其中每个元素是 一个8字节的字。
紧跟其后的是安装在NASAAmes研究中心的SGl构 建的Columbia系统，它的实测峰值是 51．87TFlops。
上述两个系统让实测峰值35．86TFlops的日本 NECEarthSimulator连续5次TOP500排名第1名成 为历史。
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
10
该年度在TOP10中还有其他一些明显的变化。安装在 Barcelona超级计算中心的IBMMareNostrum机群以 20．53Tfops排名第四；
第3章 性能指标和基准程序
1 系统和应用的基准程序
2 性能和成本 3 基本性能指标 4 并行计算机性能 5 并行程序性能 6 可扩展性和加速比分析
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
1
1. 如何描述应用和系统的性能特征? 2. 什么是用户对性能和成本要求? 3. 如何测量应用程序的性能? 使用何种
超过1TFlops的系统数量从242提高到399。 整个TOP500中所有的系统的性能总和，已经超过
1PetaFIops，从六个月前的813TFlops突破到 1．127PetaFlops。
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
11
另外从TOP500中可以发现一些变化趋势。从使 用的处理器和系统类型来看，有320套系统采 用Intel处理器，而六个月前这个数量是287， 一年前只有189；
基准程序用来测量和预测计算机系统 的性能，并能提示它们的体系结构的 弱点和优点。
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
3
基准程序分类：
（1）按应用类 （2）按计算机系统来分基准程序
宏基准程序
宏基准程序测量一个计算机系统的总 体性能。
微基准程序两类
微基准程序测量一个计算机系统的某一 特定方面性能。
采用Apple Xserve服务器构建的Virginia TechXsystem在六个月前由于主要的硬件更新出现了一些小 问题退出TOP10后，现在以12．25TFlops重新回到了 TOP10。
TOP10的系统最低Linpack峰值达到了10TFlops， TOP100的最低Linpack峰值从1．922TFlops升到了 2．026TFlops，TOP500的最低Linpack峰值从6个月前 的624．3GFlops提高到850．6GFlops，而最新的 TOP500中最后一名六个月前还列310位
ASCI O - A!ohaServer SC45. 1.25 GHz / 8192 HP
BlueGene/L DD1 Prototvoe (0.5GHz PowerPC 440 w/Custom) / 8192 IBM/LLNL
Tungsten PowerEd~,e 1750, P4 Xeon 3.06 GHz. Myrinet / 2500 Dell
其次是IBM Power处理器(54)，
然后是Hewlett-PackardPA-RISC处理器(48)和 AMD处理器(31)。
结论：
Intel的主导地位还是难以撼动
机群(cluster)系统是主要的系统类型，共有 296套系统是机群
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
12
2.LMBENCH
其他公司也尝试改进存储器系统性能。
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
18
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
19
三、并行计算的基准程序 测试分布共享存储器机器 数值计算基准程序
斯坦福大学开发的Splash和Splash-2；
B!ueGene/L DD2 Prototvoe (0.7 GHz PowerPC 440) / 4096 IBM/LLNL
Mpp2 hte~ritv rx2600 Itanium2 1.5 GHz. Quadrics / 1936 HP
8655 11469
8633 11616
Shanghai Supercomput er Center
China/2004
Dawning 4000A, Onteron 2.2 GHz_ Mvrinet /2560 Dawning
8061 11264
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
8
Ran Site
Computer / Processors
k Country/Year
Manufacturer
Rmax Rpak
eServer oSeries 690 (1.9 GHz Power4+l / 2112 IBM
19940 22938
13880 20480
11680 16384
9819 15300
8955 16051
RIKEN Suoer Combined Cluster / 2048 Fuiitqn
8728 12534
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
4
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
5
二、微基准程序
包括：3个微基准程序组。
1.LINPACK
从1993起，美国明尼苏达大学和田纳西州立大学的 Jack Dongarra 创作并加以维护。
高性能计算机TOP500项目，收集和维护关于世界上 前500名最强大的计算机系统的信息，每年两次给 出这些统计信息。
iBM - Rochester United States/2004
NCSA United States/2003
ECMWF United Kingdom/2004
Institute of Physical and Chemical Res. (RIKEN) Japan/2004 IBM - Thomas Watson Research Center United States/2004
beta-Svstem (0.7 GHz PowerPC 440) / 32768
IBM
Columbia SGI A!tix 1.5 GHz, Voltaire Iufiniband / 10160 SGI
Earth-Simulator / 5120 NEC
70720 91750
51870 60960
Pacific Northwest National Laboratory United States/2003
Earth-Simulator / 5120 35860
NEC
40960
Thunder Intel Itanium2 Tieer4 1.4GHz Quadrics / 4096 California Digital Corporation
NCSA United States/2003
Tungsten PowerEd~,e 1750, P4 Xeon 3.06 GHz.
哈尔滨工业大学计Myr算inet 机/ 250科0 D学ell 与技术学院
20530 31363
19940 22938
13880 20480
12250 20240
11680 16384
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
15
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
16
McCalpin提出一个机器平衡指标，由 下式定义：
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
17
4.说明（如下表所示）：
许多系统的机器平衡值随年份增长而 不断增加，意味着存储器带宽越来越 落后于处理器速度。
IBM RS6000各种服务器是个例外，因 为IBM公司对其中的存储器系统设计 总是给予足够重视。
10310 20019.2
9819
15300
9
2004年11月的最新TOP500的特点
DOE／IBM联合研发的BlueGene／L beta-System 以实测Linpack峰值70．72TFlops位于2004年11 月TOP500排名的第一位。当整个BlueGene／L系 统完成时，将安装到DOE(能源部)下的Lawrence Livermore国家实验室。
LMBENCH基准程序组由SGI的 LarryMcVoy 提出，是一个可移植的 基准程序。
在各种Unix平台上，用来测量操作 系统开销和处理器、高速缓存、存 储器、网络及磁盘。
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
13
由LMBENCH测得的带宽、时延和系统开销
属性
Intel Sun Ultra Alder
Manufacturer
Rpeak
1
2 3 4 5 6 7 8 9 10
Earth Simulator Center
Japan/2002
Lawrence Livermore National ~aboratory United States/2004
Los Alamos National Laboratorv Jnited States/2002
35860 40960
4 5 6 7 8 9
10
Barcelona Suoercomouter Center Spain/2004
MareNostrum eServer B!adeCenter JS20 (PowerPC970 2.2 GHzL Mvrinet / 3564 IBM
Lawrence Livermore National .aboratory United States/2004
BlueGene/L DD1 Prototwe (0.5GHz PowerPC 440 w/Custom} / 8192 IBM/LLNL
0．26 13,333
91 332
16 1200
13
14
3.STREAM
是一个简单的合成基准程序；
由SGl的JohnMcCalpin提出。
测量持续的存储器带宽(以MB／s为 单位)和相应的计算速率。
下表中的向量a、b和c均是有二百 万个元素的数组，其中每个元素是 一个8字节的字。
紧跟其后的是安装在NASAAmes研究中心的SGl构 建的Columbia系统，它的实测峰值是 51．87TFlops。
上述两个系统让实测峰值35．86TFlops的日本 NECEarthSimulator连续5次TOP500排名第1名成 为历史。
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
10
该年度在TOP10中还有其他一些明显的变化。安装在 Barcelona超级计算中心的IBMMareNostrum机群以 20．53Tfops排名第四；
第3章 性能指标和基准程序
1 系统和应用的基准程序
2 性能和成本 3 基本性能指标 4 并行计算机性能 5 并行程序性能 6 可扩展性和加速比分析
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
1
1. 如何描述应用和系统的性能特征? 2. 什么是用户对性能和成本要求? 3. 如何测量应用程序的性能? 使用何种
超过1TFlops的系统数量从242提高到399。 整个TOP500中所有的系统的性能总和，已经超过
1PetaFIops，从六个月前的813TFlops突破到 1．127PetaFlops。
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
11
另外从TOP500中可以发现一些变化趋势。从使 用的处理器和系统类型来看，有320套系统采 用Intel处理器，而六个月前这个数量是287， 一年前只有189；
基准程序用来测量和预测计算机系统 的性能，并能提示它们的体系结构的 弱点和优点。
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
3
基准程序分类：
（1）按应用类 （2）按计算机系统来分基准程序
宏基准程序
宏基准程序测量一个计算机系统的总 体性能。
微基准程序两类
微基准程序测量一个计算机系统的某一 特定方面性能。
采用Apple Xserve服务器构建的Virginia TechXsystem在六个月前由于主要的硬件更新出现了一些小 问题退出TOP10后，现在以12．25TFlops重新回到了 TOP10。
TOP10的系统最低Linpack峰值达到了10TFlops， TOP100的最低Linpack峰值从1．922TFlops升到了 2．026TFlops，TOP500的最低Linpack峰值从6个月前 的624．3GFlops提高到850．6GFlops，而最新的 TOP500中最后一名六个月前还列310位
ASCI O - A!ohaServer SC45. 1.25 GHz / 8192 HP
BlueGene/L DD1 Prototvoe (0.5GHz PowerPC 440 w/Custom) / 8192 IBM/LLNL
Tungsten PowerEd~,e 1750, P4 Xeon 3.06 GHz. Myrinet / 2500 Dell
其次是IBM Power处理器(54)，
然后是Hewlett-PackardPA-RISC处理器(48)和 AMD处理器(31)。
结论：
Intel的主导地位还是难以撼动
机群(cluster)系统是主要的系统类型，共有 296套系统是机群
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
12
2.LMBENCH
其他公司也尝试改进存储器系统性能。
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
18
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
19
三、并行计算的基准程序 测试分布共享存储器机器 数值计算基准程序
斯坦福大学开发的Splash和Splash-2；
B!ueGene/L DD2 Prototvoe (0.7 GHz PowerPC 440) / 4096 IBM/LLNL
Mpp2 hte~ritv rx2600 Itanium2 1.5 GHz. Quadrics / 1936 HP
8655 11469
8633 11616
Shanghai Supercomput er Center
China/2004
Dawning 4000A, Onteron 2.2 GHz_ Mvrinet /2560 Dawning
8061 11264
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
8
Ran Site
Computer / Processors
k Country/Year
Manufacturer
Rmax Rpak
eServer oSeries 690 (1.9 GHz Power4+l / 2112 IBM
19940 22938
13880 20480
11680 16384
9819 15300
8955 16051
RIKEN Suoer Combined Cluster / 2048 Fuiitqn
8728 12534
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
4
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
5
二、微基准程序
包括：3个微基准程序组。
1.LINPACK
从1993起，美国明尼苏达大学和田纳西州立大学的 Jack Dongarra 创作并加以维护。
高性能计算机TOP500项目，收集和维护关于世界上 前500名最强大的计算机系统的信息，每年两次给 出这些统计信息。
iBM - Rochester United States/2004
NCSA United States/2003
ECMWF United Kingdom/2004
Institute of Physical and Chemical Res. (RIKEN) Japan/2004 IBM - Thomas Watson Research Center United States/2004
beta-Svstem (0.7 GHz PowerPC 440) / 32768
IBM
Columbia SGI A!tix 1.5 GHz, Voltaire Iufiniband / 10160 SGI
Earth-Simulator / 5120 NEC
70720 91750
51870 60960
Pacific Northwest National Laboratory United States/2003
Earth-Simulator / 5120 35860
NEC
40960
Thunder Intel Itanium2 Tieer4 1.4GHz Quadrics / 4096 California Digital Corporation
NCSA United States/2003
Tungsten PowerEd~,e 1750, P4 Xeon 3.06 GHz.
哈尔滨工业大学计Myr算inet 机/ 250科0 D学ell 与技术学院
20530 31363
19940 22938
13880 20480
12250 20240
11680 16384
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
15
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
16
McCalpin提出一个机器平衡指标，由 下式定义：
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
17
4.说明（如下表所示）：
许多系统的机器平衡值随年份增长而 不断增加，意味着存储器带宽越来越 落后于处理器速度。
IBM RS6000各种服务器是个例外，因 为IBM公司对其中的存储器系统设计 总是给予足够重视。
10310 20019.2
9819
15300
9
2004年11月的最新TOP500的特点
DOE／IBM联合研发的BlueGene／L beta-System 以实测Linpack峰值70．72TFlops位于2004年11 月TOP500排名的第一位。当整个BlueGene／L系 统完成时，将安装到DOE(能源部)下的Lawrence Livermore国家实验室。
LMBENCH基准程序组由SGI的 LarryMcVoy 提出，是一个可移植的 基准程序。
在各种Unix平台上，用来测量操作 系统开销和处理器、高速缓存、存 储器、网络及磁盘。
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
13
由LMBENCH测得的带宽、时延和系统开销
属性
Intel Sun Ultra Alder
Manufacturer
Rpeak
1
2 3 4 5 6 7 8 9 10
Earth Simulator Center
Japan/2002
Lawrence Livermore National ~aboratory United States/2004
Los Alamos National Laboratorv Jnited States/2002
35860 40960
4 5 6 7 8 9
10
Barcelona Suoercomouter Center Spain/2004
MareNostrum eServer B!adeCenter JS20 (PowerPC970 2.2 GHzL Mvrinet / 3564 IBM
Lawrence Livermore National .aboratory United States/2004
BlueGene/L DD1 Prototwe (0.5GHz PowerPC 440 w/Custom} / 8192 IBM/LLNL