Способы повышения производительности вычислительных систем реферат

Обновлено: 02.07.2024

Повышение производительности вычислительных систем предусматривает прежде всего достижение высокой скорости исполнения программ. Такая цель соответствует как требованиям пользователей, заинтересованных в наиболее быстром получении результатов счета, так и тому обстоятельству, что быстродействие определяет общее количество вычислительной работы, которую способна выполнить система за данный отрезок времени.

В ряде прикладных областей повышение скорости вычислений играет большую роль, так как время решения задач на стандартных ЭВМ обычно оказывается слишком большим с точки зрения практического использования результатов. Разумеется, стоимостные факторы и в этом случае имеют существенное значение, однако более важным становится обеспечение самой возможности получения результатов за приемлемое время при минимальной (насколько это удается) стоимости вычислений.

Именно в таких прикладных областях и требуются супер ЭВМ.

Основными факторами, определяющими высокую стоимость супер ВМ, являются:

1. Большие затраты на конструирование, обусловленные сложностью оборудования и относительно малым серийным выпуском.

2. Высокая стоимость аппаратуры, для создания которой требуются новые технологии, способные обеспечить предельные для нынешнего уровня развития техники показатели. На стоимость аппаратуры влияют также увеличение числа логических элементов, количества выделяемой теплоты в единице объема и другие подобные факторы.

3. Дорогостоящее программное обеспечение, включающее специальные средства, которые позволяют реализовать потенциально высокое быстродействие систем.

Область применения методов достижения высокого быстродействия охватывает все уровни создания систем.

На самом нижнем уровне — это передовая технология конструирования и изготовления быстродействующих элементов и плат с высокой плотностью монтажа. В этой сфере лежит наиболее прямой путь к увеличению скорости, поскольку если бы, например, удалось все задержки в машине сократить в К раз, то это привело бы к увеличению быстродействия в такое же число раз. В последние годы были достигнуты огромные успехи в создании быстродействующей элементной базы и адекватных методов монтажа, и ожидается дальнейший прогресс, основанный на использовании новых технологий и снижения размеров устройств. Этот путь, однако, имеет ряд ограничений:

1. Для определенного уровня технологии обеспечивается определенный уровень быстродействия элементной базы: как только он оказался достигнутым, дальнейшее увеличение быстродействия сопровождается огромными расходами вплоть до достижения того порога, за которым уже нет технологий, обеспечивающих большее быстродействие.

2. Более быстродействующие элементы обычно имеют меньшую плотность монтажа, что, в свою очередь, требуют более длинных соединительных кабелей между платами и, следовательно, приводит к увеличению задержек (за счет соединений) и уменьшению выигрыша в производительности.

3. Более быстродействующие элементы обычно рассеивают больше тепла. Поэтому требуются специальные меры по теплоотводу, что еще больше снижает плотность монтажа и, следовательно, быстродействие. Для того чтобы избежать дополнительных расходов, задержек за счет соединений и увеличения рассеяния тепла, целесообразно, по-видимому, применять быстродействующие элементы не везде, а только в тех частях, которые соответствуют . Например, чтобы увеличить скорость сложения, можно применить высокоскоростные схемы только в цепи переноса. Однако путь увеличения быстродействия элементов имеет свои ограничения и может наступить момент, когда станет необходимым или более целесообразным использовать для реализации операции сложения другие способы.

Следующий шаг в направлении повышения быстродействия предполагает уменьшение числа логических уровнейпри реализации комбинационных схем. Хорошо известно, что любая функция может быть реализована с помощью схемы с двумя логическими уровнями. Однако в сложных системах это приводит к появлению громоздких устройств, содержащих очень большое число вентилей с чрезмерными коэффициентами соединений по входу и выходу. Следовательно, на данном этапе конструкторская задача состоит в создании схем с малым числом логических уровней, которое бы удовлетворяло ограничениям по количеству вентилей и их коэффициентам соединений по входу и выходу. В настоящее время разработаны принципы построения схем, требующих меньшее число вентилей и обладающих меньшими задержками, и предложены методы их создания. В силу присущих ограничений только один этот путь, как правило, не может дать требуемого увеличения производительности.

Следующий уровень охватывает способы реализации основных операций, таких как сложение, умножение и деление. Для того чтобы увеличить cкорость выполнения этих операций, необходимо использовать алгоритмы, которые приводили бы к быстродействующим комбинационным схемам и требовали небольшого числа циклов. В результате успешных исследований и разработок в области арифметических устройств создан ряд алгоритмов, которые могут быть использованы в условиях тех или иных ограничений. С точки зрения применения высокопроизводительных вычислительных машин для научных расчетов особый интерес представляет реализация принципа опережающего просмотра при операциях сложения, сложения с сохраняемым переносом и записи при матричном умножении. Сюда же относятся проблемы использования избыточности при делении и реализация деления в виде цепочки операций умножения.

Далее, быстродействие вычислительных систем может быть повышено за счет реализацииаппаратными или программно-аппаратными средствами встроенных сложных команд соответствующих тем или иным функциям, встречающимся во многих практических вычислениях. К таким функциям относятся, например, корень квадратный, сложение векторов, умножение матриц и быстрое преобразование Фурье. Указанные средства позволяют сократить число команд в программах и создают предпосылки для более эффективного использования машинных ресурсов (например, конвейеризованных арифметических устройств). При решении некоторых задач получаемый выигрыш может быть весьма существенным, что особенно хорошо видно на примере рассматриваемых ниже векторных ЭВМ, в которых основную роль играют векторные команды. С другой стороны, непросто определить такие сложные команды, которые бы достаточно часто использовались в широком классе прикладных программ. В то же время исследования процессов выполнения большого числа программ из разных прикладных областей показывают, что существует явное смещение частот использования в направлении небольшого набора простых команд. Этот факт послужил основой для развития подхода, при котором из множества команд выделяется небольшое подмножество простых и часто используемых команд, подлежащих оптимизации. В настоящее время уже разработан ряд экспериментальных и промышленных образцов процессоров, использующих принцип оптимизации сокращенного набора команд. Влияние этого подхода на прогресс в области высокоскоростных вычислений нуждается в оценке.

Еще один резерв, используемый для повышения эффективности работы процессора,- это сокращение временных затрат при обращениях к памяти. Обычные подходы здесь состоят, во-первых, в расширении путей доступа за счет разбиения памяти на модули, обращение к которым может

осуществляться одновременно; во-вторых, в применении дополнительной сверхбыстродействующей памяти (кэш-памяти) и, наконец, в увеличении числа внутренних регистров в процессоре. Как показано ниже, использование всех перечисленных способов тесно связано с организацией систем. Длительность исполнения одной команды может быть уменьшена за счет временного перекрытия различных ее фаз. К примеру, вычисление адреса, по которому нужно записать результат, может быть выполнено одновременно с самой операцией. Этот подход требует, разумеется, дополнительного оборудования, поскольку модули памяти не могут быть одновременно задействованы в совмещаемых фазах. Увеличение быстродействия, которое можно при этом достичь, зависит от формата (состава) команды, поскольку именно им определяется наличие независимых фаз.

Наконец, мы подходим к структуре алгоритма, по которому работает система. На этом уровне основной подход к повышению быстродействия состоит в том, чтобы выполнять одновременно несколько команд. Этот подход отличается от того, который реализован в обычной фон-неймановской машине, когда команды исполняются строго последовательно одна за другой. Параллельный подход приводит к различным вариантам архитектуры в зависимости от способа, по которому осуществляется задание очередности следования команд и управление их исполнением. Распараллеливание позволяет значительно увеличить производительность систем при решении широкого класса прикладных задач.

Перечисленные подходы касаются аппаратуры, логической организации и архитектуры систем. Усилия, затрачиваемые в этих областях, имеют своей целью обеспечение необходимого ускорения вычислений на программно-алгоритмическом уровне. На этом уровне должны использоваться либо специальные языки программирования, предоставляющие средства для явного описания параллелизма, либо методы выявления параллелизма в последовательных программах. Кроме того, алгоритм должен обладать внутренним параллелизмом, соответствующим особенностям данной архитектуры. Использование неадекватных алгоритмов и языков способно практически свести на нет возможности для реализации высокоскоростных вычислений, заложенные в архитектуре.

Многомашинные и многопроцессорные вычислительные системы (комплексы). Определение, типы связей и структурная организация. Особенности программного обеспечения. Примеры отечественных и зарубежных вычислительных комплексов.

Вычислительная техника в своем развитии по пути повышения быстродействия ЭВМ приблизилась к физическим пределам. Время переключения электронных схем достигло долей наносекунды, а скорость распространения сигналов в линиях, связывающих элементы и узлы машины, ограничена значением 30 см/нс (скоростью света). Поэтому дальнейшее уменьшение времени переключения электронных схем не позволит существенно повысить производительность ЭВМ. В этих условиях требования практики (сложные физико-технические расчеты, многомерные экономико-математические модели и другие задачи) по дальнейшему повышению быстродействия ЭВМ могут быть удовлетворены только путем распространения принципа параллелизма на сами устройства обработки информации и создания многомашинных и многопроцессорных (мультипроцессорных) вычислительных систем. Такие системы позволяют производить распараллеливание во времени выполнения программы или параллельное выполнение нескольких программ.

В настоящее время исключительно важное значение приобрела проблема обеспечения высокой надежности и готовности вычислительных систем, работающих в составе различных АСУ и АСУ ТП, особенно при работе, в режиме реального времени. Эта проблема решается на основе использования принципа избыточности, который ориентирует также на построение многомашинных или многопроцессорных систем (комплексов). Появление дешевых и небольших по размерам микропроцессоров и микро-ЭВМ облегчило построение и расширило область применения многопроцессорных и многомашинных ВС разного назначения

Различие понятий многомашинной и многопроцессорной ВС поясняет рис.6.1. Многомашинная ВС (ММС) содержит несколько ЭВМ, каждая из которых имеет свою ОП и работает под управлением своей операционной системы, а также средства обмена информацией между машинами. Реализация обмена информацией происходит, в конечном счете, путем взаимодействия операционных систем машин между собой. Это ухудшает динамические характеристики процессов межмашинного обмена данными. Применение многомашинных систем позволяет повысить надежность вычислительных комплексов. При отказе в одной машине обработку данных может продолжать другая машина комплекса. Однако можно заметить, что при этом оборудование комплекса недостаточно эффективно используется для этой цели. Достаточно в системе, изображенной на рис.6.1,а в каждой ЭВМ выйти из строя по одному устройству (даже разных типов), как вся система становится неработоспособной.

Этих недостатков лишены многопроцессорные системы (МПС). В таких системах (рис. 6.1,б) процессоры обретают статус рядовых агрегатов вычислительной системы, которые подобно другим агрегатам, таким, как модули памяти, каналы, периферийные устройства, включаются в состав системы в нужном количестве.

Вычислительная система называется многопроцессорной, если она содержит несколько процессоров, работающих с общей ОП (общее поле оперативной памяти) и управляется одной общей операционной системой. Часто в МПС организуется общее поле внешней памяти.

Под общим полем понимается равнодоступность устройств. Так, общее поле памяти означает, что все модули ОП доступны всем процессорам и каналам ввода-вывода (или всем периферийным устройствам в случае наличия общего интерфейса); общее поле ВЗУ означает, что образующие его устройства доступны любому процессору и каналу.

В МПС по сравнению с ММС достигается более быстрый обмен информацией между процессорами и поэтому может быть получена более высокая производительность, более быстрая реакция на ситуации, возникающие внутри системы и в ее внешней среде, и более высокие надежность и живучесть, так как система сохраняет работоспособность, пока работоспособны хотя бы по одному модулю каждого типа устройств.

Многопроцессорные системы представляют собой основной путь построения ВС сверхвысокой производительности. При создании таких ВС возникает много сложных проблем, к которым в первую очередь следует отнести распараллеливание вычислительного процесса (программ) для эффективной загрузки процессоров системы, преодоление конфликтов при попытках нескольких процессоров использовать один и тот же ресурс системы (например, некоторый модуль памяти) и уменьшение влияния конфликтов на производительность системы, осуществление быстродействующих экономичных по аппаратурным затратам межмодульных связей. Указанные вопросы необходимо учитывать при выборе структуры МПС.

На основе многопроцессорности и модульного принципа построения других устройств системы возможно создание отказоустойчивых систем, или, другими словами, систем повышенной живучести.

Однако построение многомашинных систем из серийно выпускаемых ЭВМ с их стандартными операционными системами значительно проще, чем построение МПС, требующих преодоления определенных трудностей, возникающих при реализации общего поля памяти, и, главное, трудоемкой разработки специальной операционной системы.

Многомашинные и многопроцессорные системы могут быть однородными и неоднородными. Однородные системы содержат однотипные ЭВМ или процессоры. Неоднородные ММС состоят из ЭВМ различного типа, а в неоднородных МПС используются различные специализированные процессоры, например процессоры для операций с плавающей запятой, для обработки десятичных чисел, процессор, реализующий функции операционной системы, процессор для матричных задач и др.

Многопроцессорные системы и ММС могут иметь одноуровневую или иерархическую (многоуровневую) структуру. Обычно менее мощная машина (машина-сателлит) берет на себя ввод информации с различных терминалов и ее предварительную обработку, разгружая от этих сравнительно простых процедур основную, более мощную ЭВМ, чем достигается увеличение общей производительности (пропускной способности) комплекса. В качестве машин-сателлитов используют малые или микро-ЭВМ.

Важной структурной особенностью рассматриваемых ВС является способ организации связей между устройствами (модулями) системы. Он непосредственно влияет на быстроту обмена информацией между модулями, а следовательно, на производительность системы, быстроту ее реакции на поступающие запросы, приспособленность к изменениям конфигурации и, наконец, размеры аппаратурных затрат на осуществление межмодульных связей. В частности, от организации межмодульных связей зависят частота возникновения конфликтов при обращении процессоров к одним и тем же ресурсам (в первую очередь модулям памяти) и потери производительности из-за конфликтов.

Используются следующие способы организации межмодульных (межустройственных) связей:

регулярные связи между модулями;
многоуровневые связи, соответствующие иерархии интерфейсов ЭВМ;
многовходовые модули (в частности, модули памяти);
коммутатор межмодульных связей (“Эльбрус” Рис.6.2);
общая шина (“СМ ЭВМ” Рис.6.3).

Принципы организации МПС и ММС существенно отличаются в зависимости от их назначения. Поэтому целесообразно различать:

ВС, ориентированные в первую очередь на достижение сверхвысокой производительности;
ВС, ориентированные в первую очередь на повышение надежности и живучести.

Статьи к прочтению:

Лекция 2: Принципы построения параллельных вычислительных систем

КАК ПОВЫСИТЬ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ КОМПЬЮТЕРА

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

В данной работе представлен материал по оптимизации работы операционной системы Windows 7. Тема достаточно актуальная и представляет повышенный интерес не только для учащихся, но и для других пользователей.

Вопрос как ускорить работу компьютера интересует многих, и интерес к нему не угасает. Реально повлиять на скорость работы компьютера можно с помощью оптимизации операционной системы. Большинство функций и возможностей современных операционных систем остаются невостребованными у обычных пользователей. [1]

Цель данной работы заключается в том, чтобы научиться использовать в работе за компьютером самые актуальные методы оптимизации операционной системы Windows 7.

Задача состоит в том, чтобы подобрать соответствующий материал с последующей систематизацией, обобщением и иллюстрацией текста.

Работа состоит из двух частей: теоретической (дано описание основных параметров оптимизации) и практической (приведён пример работы программы Advaced SystemCare Free ).

Основная часть

Оптимизация работы операционной системы Windows 7

§ 1. Оптимизация визуальных эффектов

Проблема: Операционные системы Windows обладают не только удобным, но и красивым интерфейсом. Это в свою очередь накладывает достаточно серьезные требования к аппаратной части компьютера. При всём обилии интересных визуальных эффектов железо должно обеспечить плавную работу и максимально возможное быстродействие. Если компьютер не самый мощный, то падение производительности обеспечено.

Решение: Для решения этой проблемы рекомендуется отключить почти все визуальные эффекты и оставить только базовые (рис. 1). В этом случае прирост производительности Вам гарантирован. Оптимизация Windows 7 в плане визуальных эффектов осуществляется довольно просто. Зайдите в меню “Пуск” и в строке поиска введите “Визуальные эффекты”. Нажимаем на появившийся раздел “ Настройка представления и производительности системы ” .

Рис.1. Панель управления. Отключение визуальных эффектов

Для удобной настройки ставим селектор напротив пункта “Обеспечить наилучшее быстродействие”, при этом убираются абсолютно все флажки. После этого отметьте флажками следующие пункты:

Включить композицию рабочего стола

Использование стилей отображения окон и кнопок

Отображать эскизы вместо значков

Сглаживать неровности экранных шрифтов (рис.2).

Рис. 2. Настройка производительности системы

Нажимаем “Применить” и перезагружаем компьютер [1].

§ 2. Проверка и отладка работы винчестера

Проблема: Все файлы, записываемые на жесткий диск, разбиваются на фрагменты при помощи специального алгоритма. Делается это для максимально рационального использования оставшегося места на диске. В итоге, когда компьютер пытается считать файл, он собирает огромное количество разбросанных по всему жесткому диску отдельных фрагментов. Усугубляет этот процесс наличие десятков тысяч фрагментов ненужных файлов. Это в свою очередь может привести к снижению производительности винчестера и системы в целом.

Рис. 3. Удаление ненужных программ и файлов

После очистки от ненужных программ и файлов переходим к дефрагментации. Для этого перейдите в “Мой компьютер”, правой кнопкой мыши нажимаем на нужный диск и выбираем пункт “Свойства”−> “Сервис”−> “Выполнить дефрагментацию”. Выбираем диск и нажимаем кнопку “Дефрагментация диска” (рис. 4).

Рис. 4. Дефрагментация диска

Оптимизация жесткого диска поможет вам ускорить работу компьютера. Особенно заметным эффект будет на тех компьютерах, где эта процедура давно не проводилась. Напомним, что дефрагментацию желательно проводить регулярно для поддержания оптимальной работы винчестера [1].

§ 3. Очистка директории “Автозагрузка”

Проблема: Даже на мощных и дорогих компьютерах со временем замечается снижение скорости загрузки операционной системы. И в большинстве случаев виновником является огромное количество программ, которые одновременно запускаются вместе с операционной системой. В автозагрузку добавляются менеджеры обновления различных приложений, агенты социальных сетей, всевозможные мессенджеры, антивирус.

Решение: Для простого и эффективного удаления лишних программ из автозагрузки рекомендуется использовать программу CCleaner. Её основные возможности заключаются в чистке реестра и оптимизации автозагрузки. Пользователю предоставляется удобный и интуитивно понятный интерфейс (рис. 5).

Рис. 5. Очистка директории автозагрузки программой CCleaner

Запустите программу, перейдите во вкладку “Сервис” −> “Автозагрузка” и при помощи кнопки “Выключить” уберите из автоматического запуска все программы, которые Вам не нужны [1].

§ 4. Очистка реестра и ОЗУ

Проблема: Считается, что замусоренный реестр может негативно повлиять на скорость работы компьютера, как и проблемная оперативная память. При неполном удалении установленных приложений в нем остается “мусор” (параметры приложений, ссылки на несуществующие ярлыки, неверные расширения файлов). Со временем мусора становится все больше. И если мы хотим ускорить компьютер, то мусор нужно удалить.

С оперативной памятью всё несколько сложнее. Это очень важный компонент компьютера и говорить про оптимальную работу системы без адекватной работы оперативной памяти просто не приходится. Причиной появления сбоев в ОЗУ может быть брак при производстве, неполадки в блоке питания и даже перепады напряжения. В любом случае оптимизация Windows 7 в обязательном порядке подразумевает диагностику оперативной памяти.

Решение: Почистить реестр можно с помощью уже упомянутой ранее программы CСleaner. Диагностику ОЗУ можно провести средствами операционной системы. Для этого откройте меню “Пуск” и в окошке поиска введите “Диагностика проблем оперативной памяти компьютера” (рис. 6).

Рис. 6. Очистка проблем оперативной памяти компьютера

Должно появиться окошко, в котором нужно выбрать тип проверки (рекомендуется выбрать первый вариант) (рис. 7).

Рис. 7. Выбор типа проверки

После перезагрузки компьютера начнется проверка памяти. Она может занять долгий промежуток времени, поэтому на период диагностики не планируйте никаких срочных задач, связанных с компьютером. При проверке на экране Вы увидите примерно следующее окно (рис. 8):

Рис. 8. Проверка памяти компьютера

Окончание диагностики будет сопровождаться перезагрузкой компьютера. При следующем входе в систему Вы сможете ознакомиться с результатами проверки. Оптимизация Windows 7 должна обязательно включать в себя работу с реестром и ОЗУ [1].

§ 5. Подключение всех ядер процессора

Проблема: У многих пользователей компьютеры оснащены многоядерными процессорами (с числом ядер от 2 и более). Большее количество ядер в процессоре должно положительно повлиять на скорость работы компьютера. Хотя операционная система сама автоматически проверяет тип и характеристики установленного процессора, достаточно часто при запуске компьютера используется только одно ядро. Естественно в этом случае скорость загрузки операционной системы снижается.

Решение: Для решения этой проблемы пользователь может принудительно указать системе необходимость загрузки с использованием мощности всех ядер процессора. Для этого перейдите в “Пуск” −> “Все программы” −> “Стандартные” −> “Выполнить”. Вводим команду “msconfig” и нажимаем “ОК” (рис. 9).

Рис. 9. Загрузка с использованием мощности всех ядер

В появившемся окне конфигурации системы переходим во вкладку “Загрузка” −> “Дополнительные параметры…”. Ставим флажок напротив пункта “Число процессоров” и выбираем максимальное число. Нажимаем “ ОК ” ( рис. 10 ) . [1]

Рис. 10. Выбор количества процессоров

§ 6. Отключение неиспользуемых гаджетов

Проблема: Стандартные и дополнительные гаджеты, используемые в Windows 7, несомненно, очень удобные и полезные. Многие пользователи используют в повседневной работе для облегчения доступа к информации. С другой стороны гаджеты могут непосредственно влиять на скорость работы компьютера, естественно в отрицательном плане. Такие гаджеты будут расходовать ресурсы Вашей системы. На мощной современной машине этого может быть не заметно, но на более слабых компьютерах падение производительности будет ощутимым.

Решение: Оптимизация Windows 7 в плане гаджетов не подразумевает их полное удаление. Оставьте 1−2 самых часто используемых и полезных гаджета, а остальные удалите [1].

§ 7. Оптимизация электропитания в Windows 7

Проблема: Очень часто при работе на компьютере пользователи забывают настроить схему управления питанием — набор аппаратных и системных параметров, которые отвечают за энергопотребление отдельных компонентов системы. Схема управления питанием может быть настроена на максимальную экономию энергии (соответственно на минимальную производительность), на сбалансированное потреблении энергии или на повышение производительности компьютера (максимальное энергопотребление). Об этом простом параметре можно попросту забыть и при этом отрицательно повлиять на быстродействие системы.

Актуальна эта проблема для владельцев ноутбуков. По умолчанию система устанавливает сбалансированный режим питания. Когда батарея ноутбука садится, то автоматически устанавливается режим экономии энергии. Позднее, когда ноутбук подключается к сети, мало кто вспоминает про экономный режим и необходимости его переключения. Так на простых вещах теряется скорость работы компьютера.

Если Вы используете персональный компьютер или ноутбук (но при этом работает от сети), то настройка схемы электропитания может ускорить компьютер и повысить общую производительность системы.

Решение: Решение проблемы заключается в контроле режима электропитания. Заходим в “Пуск” −> “Панель управления” −> “Электропитание” и выбираем режим “Высокая производительность” (рис. 11).

Рис. 11. Выбор режима электропитания

При желании можно настроить план электропитания. Для этого выбираем “Настройка плана электропитания” −> “Изменить дополнительные параметры электропитания”. Устанавливаем свои значения по желанию (рис. 12) [1].

Рис. 12. Настройка плана электропитания

§ 8. Удаление пыли с аппаратной части ПК

Проблема: Если со временем эксплуатации компьютер стал медленно работать, то причина может заключаться в его сильной запыленности. Всё дело в том, что процессор, как главный вычислительный элемент может перегреваться и как следствие система автоматически понижает его тактовую частоту (это делается для того, чтобы не допустить перегрева). Это может случиться также, если система охлаждения не справляется со своей задачей.

Решение: В качестве решения этой проблемы нужно аккуратно прочистить содержимое системного блока, вытянуть пылесосом всю пыль с вентиляторов, чтобы после чистки воздух мог полноценно охлаждать необходимые элементы на материнской плате (рис. 13). [4]

Рис. 13. Удаление пыли с аппаратной части компьютера

§ 9. Проверка с помощью программы Advaced SystemCare Free

9.1. Описание работы программы

Программное обеспечение Advanced SystemCare Free – это продукт, который способен поднять производительность системы за счет ее оптимизации . По своей сути это комплекс утилит для настройки, повышения производительности системы, оптимизации компьютера и диска, исправление ошибок, ускорение интернета, дефрагментация реестра, защита информации и многое другое.

После запуска программы становится доступен интерфейс оптимизатора с открытой вкладкой очистки, на которой выделяется крупная кнопка “Пуск”. Её задействование приводит к запуску процесса сканирования системы на выявление возможных проблем, мешающих нормальному функционированию ПК. При этом оптимизация работы компьютера будет проведена только в соответствии с теми параметрами, которые отмечены ниже с помощью простановки галочек. Изначально они не все задействованы, поэтому пользователь может самостоятельно отметить то, что, по его мнению, наиболее важно для разрешения тех ситуаций, когда тормозит Windows. [3]

Удаление шпионского ПО. Отметка этой опции даёт старт Advanced SystemCare Free в плане обнаружения различных заражений компьютера в виде шпионов, ботов, червей, троянов, рекламного обеспечения, кейлоггеров и угонщиков. Требует обязательного включения , так как оптимизация ПК напрямую зависит от воздействий такого рода (рис.14). [3; 2]

Рис. 14. Удаление шпионского ПО

Очистка реестра. Считается, что чистка реестра положительно влияет на производительность компьютера. В какой-то мере это так, но в любом случае необходимо удалять мусор, который может тормозить Windows. Например, антивирусом удален зловред, а запись о его запуске осталась или одна программа заменена другой подобной, что создает в некотором роде конфликт, так как в реестре присутствуют файлы предыдущего программного обеспечения (рис. 15) . [3; 2]

Рис.15. Ремонт реестра

Очистка конфиденциальности. Посещение веб-сайтов приводит к тому, что в системе остаются некоторые файлы даже после того, как была удалена история и очищен кэш. То же самое относится и к работе программ: сохраняется информация об открываемых документах, запускаемых файлах и т. д. В результате очистки конфиденциальности удается почистить историю браузеров, кэш, файлы cookie и удалить данные о запуске файлов, последних документах (рис. 16) . [3; 2]

Рис. 16. Выбор объектов для браузера Mozilla Firefox

Удаление мусора. Так называемый цифровой мусор – это ненужные файлы, накапливаемые со временем за счет работы различного ПО. Объем таких объектов может быть большим, что в итоге съедает существенную часть ёмкости жесткого диска, что мешает работе вновь устанавливаемого программного обеспечения, так, как кроме потери полезного пространства, происходит фрагментация программ по разным участкам винчестера. Поэтому удаление мусора является обязательным при оптимизации работы компьютера (рис. 17) . [3,2]

Рис.17. Удаление мусорных файлов

Оптимизация системы. Работа алгоритма оптимизации системы в рамках Advanced SystemCare Free построена на основе учёта индивидуального использования компьютера и существующих настроек Сети. В данном случае предлагается несколько видов оптимизации, когда пользователь может выбирать, какой результат ему нужен: офисный компьютер, машина базовой производительности или сервер, что предполагает настройку ПК на максимум возможностей (рис. 18) . [3; 2]

Рис. 18. Оптимизация системы

Оптимизация диска. Основным способом оптимизации диска является его дефрагментация , когда разбросанные файлы одной программы соединяются в одной физической области винчестера . Это позволяет увеличить скорость чтения файлов и, как правило, положительно влияет на производительность системы (рис. 19) . [3; 2]

Рис. 19. Дефрагментация диска

Дополнительные возможности. К дополнительным возможностям программы Advanced SystemCare Free для оптимизации компьютера относят опции ускорения :

турбо – высвобождается оперативная память за счет остановки неактуальных служб Windows;

ускорение запуска системы;

запуск модуля очистки приложений – предложение пользователю удалить программы, к которым нет обращений многие месяцы [3] .

9.2. Запуск программы

Проверить быстродействие работы компьютера:

Войти в программу Advanced SystemCare Free и запустить её,

нажав на кнопку “ Пуск ” ;

Последовательно проходит проверка работы компьютера

по выбранным параметрам ;

Результат проведённой проверки. Для исправления проблем нажать

Последовательно идёт исправление всех найденных проблем ;

Для перехода в основное окно нажать на кнопку “ Готово ”

В работе достаточно подробно разобраны несколько способов оптимизации операционной системы Windows 7 , которые помогут увеличить скорость работы компьютера . Конечно это не все возможные варианты оптимизации, но их вполне достаточно для того, чтобы ваш ПК стал работать гораздо быстрее и лучше .

Проведённый компьютерный эксперимент по работе с программой Advanced SystemCare Free наглядно показывает, как можно повысить производительность компьютера.

Список использованных источников и литературы

Оптимизация Windows 7 или как ускорить компьютер

Оптимизация компьютера с помощью Advanced SystemCare Free [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

7.Влияние архитектуры микропроцессоров на повышение производительности.

Электронный компьютер был разработан в 50-е годы как устройство для производства быстрых вычислений. В то время никто не задумывался над его информационными приложениями и усилия разработчиков были направлены в основном на повышение быстродействия компьютера.

В 60-е годы была сделана попытка использовать компьютер для осуществления информационных операций индексирования и анализа текста. С помощью соответствующего программного обеспечения в память компьютера стали записывать тексты и искать возможности оперирования с ними. В настоящее время существует множество фирм, производящих компьютеры. Это, например, Dell, Acer, IBM. Для тех, кто профессионально с компьютером не связан, расскажем очень кратко о некоторых принципах функционирования компьютера.

Структурно компьютер состоит из пяти основных функциональных блоков, объединенных общей задачей быстро производить арифметические и логические действия над числами. Характер действий и их последовательность определяются программой, представляющей собой определенным образом организованную совокупность машинных операций, называемых командами. Руководит работой компьютера устройство управления. Оно получает команды из памяти, декодирует их и генерирует необходимые для их выполнения сигналы. Каждая команда в памяти находится по определенному адресу, который указывается программным счетчиком, находящимся в устройстве памяти. Для запоминания команд в устройстве управления имеется специальный регистр команд.

Устройств ввода и вывода служат для преобразования информации с тех языков программирования и тех скоростей, на которых работает компьютер, на те, которые воспринимает человек или другая система, работающая с данным компьютером. Важнейшим функциональным блоком компьютера является процессор. В нашей стране получили широкое распространение процессоры фирм Intel, AMD и др.

Команды от оператора поступают через устройство ввода в регистр инструкций. По этим инструкциям блок управления вырабатывает команды для всех функциональных блоков компьютера Система регистров общего пользования служит оперативной памятью для поступающих на вход данных.

Арифметическое устройство производит арифметические и логические операции над поступающими от регистра общего назначения данными. О том, какие именно следует выполнять функции, говорят команды блока управления.

Адресный регистр обеспечивает правильную адресацию данных в системе памяти, он также снабжает каждую следующую инструкцию указаниями адресов памяти, где она будет запоминаться.

Одним из ключевых функциональных блоков компьютера является программный счетчик, назначение которого состоит в обновлении каждой инструкции и временном запоминании ее номера. Если записанная программа перейдет в другой инструктивный номер, это изменение будет зафиксировано программным счетчиком. Информация об этом изменении поступает также в регистр инструкций. При каждом следующем шаге рабочей программы происходит обращение к программному счетчику с запросом о выполнении соответствующей операции.

Каждая ячейка памяти компьютера запоминает одно машинное слово. Возможности компьютера определяются числом команд, которое можно ввести в оперативную память. Максимальная емкость оперативной памяти в миникомпьютерах не превышает обычно 32M слов, в суперкомпьютерах емкость оперативной памяти достигает 1000M слов (M = 1 048 576).

Резкое повышение производительности миникомпьютеров при сравнительно небольшом удорожании привело к созданию мегамини- или супермини-компьютеров. Появление компьютеров нового класса связано с успехами в технологии их изготовления, с расширением их функциональных возможностей. Так, увеличилась скорость, и расширился набор команд центрального процессора, выросла пропускная способность устройств ввода-вывода, расширен диапазон адресов, увеличился ассортимент внешних устройств.

Одновременно с этим появилась возможность создать для супермини-компьютеров богатое программное обеспечение, существенно отличающееся от математического обеспечения типичных миникомпьютеров. В то же время это математическое обеспечение ориентировано на интерактивный режим работы пользователя с машиной, т. е. на непосредственное общение. Крупными производителями программного обеспечения можно считеть: Microsoft, Symantec, Borland, Microprose и др.

В начале 70-х годов американская фирма Intel предложила вместо интегрального модуля с жесткой логикой разработать стандартный логический блок, конкретное назначение которого можно определить после его изготовления, т. е. создать программируемую интегральную схему. Так появился микропроцессор - многофункциональный цифровой микроэлектронный модуль с программируемой логикой, сделавший революцию в электронике и технике обработки информации.

Основой микропроцессора является большая интегральная схема, в которой происходят все функциональные и вычислительные операции. Микропроцессор составляет основу микрокомпьютера.

В 1980 г. основу почти всех микрокомпьютеров составляли однокристальные микропроцессоры, у которых на одном кристалле выполнены центральный процессор, устройство памяти, устройство ввода-вывода и другие логические схемы. Число транзисторов на одном кристалле достигало примерно 70 тыс. штук. В настоящее время уже имеются монокристаллические микросхемы с числом элементарных вентилей до 5 млн. штук, что закладывает основу для перехода к микрокомпьютерам следующего нового поколения.

Производство микрокомпьютеров происходит в нарастающем темпе.

К первому поколению персональных компьютеров американского производства относятся компьютер TRS-80 на базе микропроцессора Z80 фирмы Zilog, компьютер Apple - II фирмы Apple Computer, компьютер PET фирмы Commondore Int. на базе микропроцессора 6502 фирмы MOS Technology.

Ко второму поколению принадлежат компьютеры IBM Personal Computer фирмы IBM с микропроцессором i8088, Rainbow-100 фирмы DEC на базе микропроцессора Z80A/i8088.

Микрокомпьютеры второго поколения с 16-разрядным словом отличаются от своих предшественников включением в комплект кроме гибких дисков также малогабаритных жестких дисков большой емкости, графических устройств, увеличенным объемом оперативной памяти до 256 КБайт - 2 Мбайт. Остальные поколения являются производными от этих.

Характеристики персональных компьютеров постоянно улучшаются, и в настоящее время технические характеристики и области применения мини- и микрокомпьютеров перекрываются.

В конце 80-х годов существовала проблема отставания математического вооружения компьютера от его физических возможностей. Зато в настоящее время данная проблема преобразилась с точностью до наоборот. Т.е. современное программное обеспечение способно использовать все системные ресурсы компьютера и при этом требовать еще большего увеличения данных ресурсов.

Пусть, например, необходимо ввести данные в компьютер. Этот процесс следует начать с тестовых проверок, чтобы убедиться в физической возможности осуществления этой процедуры. Поэтому работа начинается с того, что устройство ввода посылает в компьютер сигнал, указывающий на готовность ввода порции информации. В свою очередь, компьютер должен известить устройство ввода, т. е. оператора, о том, что он закончил обработку предыдущей порции данных и готов к приему следующей. В результате происходящего обмена сигналами устанавливается режим, позволяющий вводить новую порцию данных.

При выводе информации из компьютера устройство вывода должно известить компьютер о том, что оно готово воспринимать данные, т. е. послать в компьютер так называемый "сигнал занятости". Компьютер начнет выдавать данные только после проверки наличия такого сигнала. В свою очередь, компьютер должен послать в устройство вывода сигнал готовности передавать данные и устройство вывода должно убедиться в наличии такого сигнала.

Этот очевидный режим обмена информацией между компьютером и периферийными устройствами имеет недостаток - нерациональное использование времени, так как компьютер значительную часть времени находится в режиме ожидания. Поэтому разработан более экономичный режим обмена данными - ввод и вывод по прерыванию. В этом режиме выполнение основной программы компьютером чередуется с выполнением подпрограмм ввода и вывода.

Казалось бы, вполне шустрый компьютер, который вначале полностью удовлетворял своими возможностями, со временем начинает тормозить. Что могло послужить причиной такого снижения производительности? Или бывает еще другая ситуация, когда нужно работать в очень ресурсоемких программах (играх), а компьютер их просто не тянет. В любом случае, перед пользователем встает проблема производительности ПК, которую нужно решать.

Основными признаками медленной работы компьютера являются:

Долгое включение и такое же долгое выключение компьютера.
Многие программы очень долго запускают, загрузка игр занимает очень много времени.
Реакция курсора может не успевать за движениями мышки, притормаживать, или наблюдается поздняя реакция на клик.
И другие признаки замедленной работы ПК, из-за которых пользователь начинает нервничать.

Что может быть причиной торможения компьютера?

Если компьютер тормозит, то причина (или сразу несколько причин) могут быть следующие:

Как решить эту проблему и повысить производительность компьютера?

Существует множество способов, позволяющих ускорить работу компьютера. Мы предлагаем десять методов улучшения работы ПК, показавших свою эффективность на практике.

Далее, для лучшего понимания, мы дадим более подробное описание каждого из этих пунктов. Но для начала, нам необходимо узнать производительность своего компьютера.

Определяем производительность

В операционной системе Windows 7 уже встроена специальная функция для проверки производительности системы и быстродействия компьютера.

После этого можно приступать к повышению производительности компьютера выбранными способами.

Апгрейдим комплектующие компьютера

Оперативная память. Ее никогда не бывает много, можете смело увеличивать оперативную память. Тем более она стоит достаточно дешево. Когда компьютер сильно загружен, откройте диспетчер задач на вкладке быстродействия и посмотрите уровень используемой памяти. Если он превышает 80%, то можете увеличивать память в полтора два раза.

Чистка внутренностей, ремонт неисправных элементов системы охлаждения

Различные неисправности в системе охлаждения также способны существенно замедлить работу всей системы. Если ломается кулер на центральном процессоре, то это привод к его перегреву и снижению тактовой частоты.

Перегрев вообще опасная штука и возникать может даже при исправной системе охлаждения. Возьмите, снимите крышку со своего системного блока, посмотрите сколько там пыли. Она не просто покрывает все поверхности, но и плотно забивается во все радиаторы и оседает на лопастях кулеров. Пыль выступает таким себе теплоизолятором, который приводит к перегреву. Очень аккуратно почистите системный блок и вам удастся увеличить скорость работы компьютера, а также продлить срок службы его компонентов и избавиться от главного рассадника различных аллергенов и бактерий — пыли.

Очищаем жесткий диск от всего ненужного, выполняем дефрагментацию

Кроме того, нужно избавиться от лишней информации и всякого программного хлама, который накапливается на диске со временем работы. Особенно это важно, когда в разделе операционной системы практически нет свободного места. Если места менее 2 Гб, система теряет свою производительность. Так что не перегружайте диск и старайтесь, чтобы на нем было процентов тридцать свободного места, если это конечно возможно.

Переустанавливаем операционную систему

Этот шаг почти всегда помогает увеличить скорость работы компьютера. В некоторых случаях, производительность может увеличиться в три раза. Просто такова суть операционной системы, со временем в ней накапливаются различные ошибки, она забивается ненужными службами, которые даже выполняют серьезные изменения в самой системе. Это и многое другое приводит к ухудшению скорости работы компьютера, на многие операции теперь требуется гораздо больше времени.

Оптимизируем работу ОС

Хорошо себя показала программа PCMedic. Главная фишка этой утилиты, это полная автоматизация всех операций. Нужно только выбрать подходящие параметры и запустить процесс настройки.

Есть еще одна программа, которая может похвастаться воистину мощным функционалом — Ausloqics BoostSpeed, к сожалению, платная. Она состоит из нескольких утилит, позволяющих выполнять оптимизацию системы практически во всех направлениях. Используя это приложение можно провести дефрагментацию, почистить файловую систему, очистить реестр, увеличить скорость работы интернета и еще много другого. Программа обладает встроенным советчиком, который помогает определить приоритетные направления в оптимизации системы. Хотя рекомендую слепо не доверяться советчику и смотреть, действительно ли эти все действия вам необходимы.

Для того, чтобы чистить систему от всякого хлама, существует множество специальных приложений для очистки. Например, хорошим помощником может оказаться Ccleaner. Он способен почистить диск от ненужных, временных фалов и выполнить очистку реестра. Благодаря удалению ненужных файлов, можно увеличить количество свободного места на жестком диске. А вот при чистке реестра, особого повышения производительности не наблюдается. Зато если будет случайно удален какой-нибудь важный параметр, система начнет выдавать ошибки и это может привести к серьезным сбоям.

ВНИМАНИЕ! Перед тем, как выполнять все эти действия, настоятельно рекомендуется создать точку восстановления!

ВСЕГДА смотрите файлы, которые удаляют утилиты для очистки системы. Бывают случаи безвозвратного удаления нужных и даже важных файлов, которые программы ложно приняли за ненужные, или временные файлы.

Настраиваем BIOS

В БИОСе хранятся параметры компьютера, отвечающие за оборудование, загрузку ОС, время и других ключевые элементы. Чтобы попасть в параметры BIOS, в процессе включения ПК, перед загрузкой самой операционной системы, нажмите клавишу Del, F2 или другую (это зависит от производителя материнской платы, обычно название клавиши отображается на экране). Чаще всего настройки БИОСа не вызывают никакого снижения производительности и туда даже не стоит лазить. Но в редких случаях, при неправильных критических параметрах, ваш компьютер может начать тормозить.

Отключаем все лишнее, контролируем автозагрузку

В наше время практически каждая программа пытается прописать себя в автозагрузку. И это не слишком весело для вашей системы. Постепенно, программы в автозагрузке накапливаются и их всех надо запускать, при каждом старте системы. Из-за этого компьютер очень долго включается и выключается. Дополнительно, после автозагрузки, все эти приложения остаются в рабочем состоянии, пожирая ресурсы. Вы только взгляните сколько на панели задач (возле часов) ненужных значков, разве вы их используете? Поэтому, лучше всего удалять ненужные приложения, или хотя бы отключать для них автозагрузку.

Что бы посмотреть все приложения, которые стартуют вместе с Windows, и отключить лишние, одновременно зажмите две клавиши Win+R и в следующем окошке напишите msconfig, затем нажмите Enter. Появится окошко конфигурацией системы, теперь перейдите в раздел автозагрузки. Здесь будет находиться список приложений, стоящих в автозагрузке. Просто снимаете галочки со всех, которыми не пользуетесь. В случае чего, программу всегда можно вернуть в автозагрузку, установив нужную галочку. Главное иметь представление, что это за программы и какое их назначение.

В самых крайних случаях, можно отключить антивирус, и система немного разгрузится. За счет этого повысится производительность. Но этого не стоит делать, когда вы находитесь в интернете, или устанавливаете новые программы, потому что есть риск заражение вирусами.

Выполняем обновление драйверов

Этот шаг может дать нужных эффект, если установлены устаревшие драйвера или те что установились вместе с системой. Больше всего может влиять драйвер для материнской платы, хотя и другие неплохо воздействуют на скорость работы.

Надежнее всего вручную выполнять обновление драйверов. Но самые ленивые могут воспользоваться специальными утилитами, которые способны сами определять необходимые драйвера, находить их в интернете и устанавливать. Например, можно воспользоваться Drover Checker.

Устанавливаем операционную систему соответствующую нашему ПК

И да, избегайте кустарных сборок Windows, таких как Zver и тому подобных. Используйте исключительно чистые, оригинальные дистрибутивы.

Чистим систему от вирусов

Вот и все основные способы, позволяющие увеличить быстродействие компьютера. В многих следующих статьях, мы будем еще неоднократно затрагивать проблему производительности системы и все эти рекомендации будут рассмотрены еще более подробно, со всеми тонкостями. Ну а на сегодня все, если возникнут вопросы – можете смело задавать их в комментариях к статье.

Для решения больших задач нужны все более быстрые компьютеры. Есть всего два основных способа повышения быстродействия ЭВМ:

1. За счет повышения быстродействия элементной базы (тактовой частоты). Быстродействие процессора растет пропорционально росту тактовой час-

тоты, при этом не требуется изменения системы программирования и пользовательских программ.

2. За счет увеличения числа одновременно работающих в одной задаче

ЭВМ, процессоров, АЛУ, умножителей и так далее, то есть за счет параллелизма выполнения операций. Это требует использования сложных систем параллельного программирования. Это крупный недостаток метода.

Параллельные системы по архитектуре разделяются на два класса:

• Конвейерные системы, когда несколько специализированных блоков одновременно работают над частями одного потока команд.

• Параллельные системы, когда множество команд одной программы одновременно выполняются множеством АЛУ или процессоров.

Рассмотрим примеры этих методов.

Тактовая частота(рис.1.1). Тактовая частота зависит от размеров конст-

руктива, кристалла, на котором расположены арифметико-логические элемен-

ты.Повышение тактовой частоты является важным средством повышения быстродействия компьютеров, но ограничено фундаментальными физическими законами. Естественно, при переходе на расстояния внутри кристалла, соответственно вырастает и частота.

В реальной комбинационной схеме компьютера за время такта синхронизации сигнал последовательно проходит через много логических схем. Это время прохождения определяет длительность такта и частоту синхронизации,

Конвейерные системы.Для примера рассмотрим конвейер команд известного микропоцессора Pentium .

Он содержит следующие ступени:

• ступень предвыборки PF (Prefetch), которая осуществляет упреждающую

выборку группы команд в соответствующий буфер;

• ступень декодирования полей команды D1 (Decoder 1);

• ступень декодирования D2 (Decoder 2), на которой производится вычисление абсолютного адреса операнда, если операнд расположен в памяти;

• на ступени исполнения EXE (Execution) производится выборка операндов из РОН или памяти и выполнение операции в АЛУ;

• на ступени записи результата WR (Write Back) производится передача полученного результата далее.

В таком конвейере на разных ступенях выполнения находится 5 команд.

После очередного такта на выходе конвейера получается новый результат (ка-

ждый такт), а на вход выбирается новая команда. В идеальном случае быстро-

действие микропроцессора возрастает в 5 раз.

Конвейерные системы теряют смысл, когда время передачи информации со ступени на ступень становится соизмеримым со временем вычислений на каждой ступени.

ЛЕКЦИЯ 2.

Параллелельные системы.Параллельная машина содержит множество

процессоров П, объединенных сетью обмена данными . Аппаратура одновременно выполняет более одной арифметико-логической или служебной операций.

В параллельных ЭВМ межпроцессорный обмен данными является прин-

ципиальной необходимостью, и при медленном обмене однопроцессорный ва-

риант может оказаться быстрее многопроцессорного, поэтому количество про-

цессоров в параллельной ЭВМ определяется скоростью сетей обмена.

Формы параллелизма

Параллелизм— это возможность одновременного выполнения более од-

ной арифметико-логической операции или программной ветви. Возможность

параллельного выполнения этих операций определяется правилом Рассела, ко-

торое состоит в следующем:

Программные объекты A и B (команды, операторы, программы) являются

независимыми и могут выполняться параллельно, если выполняется следующее

(InB OutA) (InA OutB) (OutA OutB) = Ø, (1.1)

где In(A) — набор входных, а Out(A) — набор выходных переменных объекта

A. Если условие (1.1) не выполняется, то между A и B существует зависимость

и они не могут выполняться параллельно.

Если условие (1.1) нарушается в первом терме, то такая зависимость назы

вается прямой. Приведем пример:

Здесь операторы A и B не могут выполняться одновременно, так как результат A является операндом B.

Если условие нарушено во втором терме, то такая зависимость называется обратной:

Здесь операторы A и B не могут выполняться одновременно, так как выполнение B вызывает изменение операнда в A.

Если условие не выполняется в третьем терме, то такая зависимость называется конкуренционной:

Здесь одновременное выполнение дает неопределенный результат.

Увеличение параллелизма любой программы заключается в поиске и устранении указанных зависимостей.

Наиболее общей формой представления этих зависимостей является ин-

формационный граф задачи (ИГ). Пример ИГ, описывающего логику конкрет-

ной задачи, точнее порядок выполнения операций в задаче

В своей первоначальной форме ИГ, тем не менее, не используется ни математиком, ни программистом, ни ЭВМ.

Более определенной формой представления параллелизма является яруснопараллельная форма (ЯПФ): алгоритм вычислений представляется в виде яру

сов, причем в нулевой ярус входят операторы (ветви), не зависящие друг от

друга, в первый ярус — операторы, зависящие только от нулевого яруса, во

второй — от первого яруса и т. д.

Для ЯПФ характерны параметры, в той или иной мере отражающие степень параллелизма метода вычислений: bi — ширина i-го яруса; B — ширина графа ЯПФ (максимальная ширина яруса, т. е. максимум из bi, i = 1, 2, . ); li — длина яруса (время операций) и L длина графа; ε — коэффициент заполнения ярусов; θ — коэффициент разброса указанных параметров и т. д.

Главной задачей настоящего издания является изучение связи между клас

сами задач и классами параллельных ЭВМ. Форма параллелизма обычно достаточно просто характеризует некоторый класс прикладных задач и предъявляет

определенные требования к структуре, необходимой для решения этого класса

задач параллельной ЭВМ.

Изучение ряда алгоритмов и программ показало, что можно выделить сле

дующие основные формы параллелизма:

• Мелкозернистый параллелизм (он же параллелизм смежных операций или скалярный параллелизм).

• Крупнозернистый параллелизм, который включает: векторный паралле-

лизм и параллелизм независимых ветвей..

Мелкозернистый параллелизм (Fine Grain)

При исполнении программы регулярно встречаются ситуации, когда исходные данные для i-й операции вырабатываются заранее, например, при выпол

нении (i - 2)-й или (i - 3)-й операции. Тогда при соответствующем построении

вычислительной системы можно совместить во времени выполнение i-й опера-

ции с выполнением (i - 1)-й, (i - 2)-й, . операций. В таком понимании скаляр-

ный параллелизм похож на параллелизм независимых ветвей, однако они очень

отличаются длиной ветвей и требуют разных вычислительных систем.

Рассмотрим пример. Пусть имеется программа для расчета ширины запрещенной зоны транзистора, и в этой программе есть участок — определение

энергии примесей по формуле

Тогда последовательная программа для вычисления E будет такой:

F1 = M * Q ** 4* P ** 2

F2 = 8 * E0 ** 2* E ** 2 * H** 2

Здесь имеется параллелизм, но при записи на Фортране или Ассемблере у нас нет возможности явно отразить его. Явное представление параллелизма для вычисления E задается ЯПФ

Ширина параллелизма первого яруса этой ЯПФ (первый такт) сильно зависит от числа операций, включаемых в состав ЯПФ. Так, в примере для l1 = 4 параллелизм первого такта равен двум, для l1 = 12 параллелизм равен пяти.

Поскольку это параллелизм очень коротких ветвей и с помощью операторов

FORK и JOIN описан быть не может (вся программа будет состоять в основ

ном из этих операторов), данный вид параллелизма должен автоматически вы-

являться аппаратурой ЭВМ в процессе выполнения машинной программы.

Для скалярного параллелизма часто используют термин мелкозернистый

параллелизм (МЗП), в отличие от крупнозернистого параллелизма (КЗП), к ко-

Читайте также: