Режимы параллельных вычислений с общей памятью
CRCW – произвольно много процессоров могут одновременно читать содержимое одной и той же ячейки памяти и произвольно много процессоров могут обращаться для записи в одну и ту же ячейку памяти. Данная модель разделяется на следующие подвиды в зависимости от способа разрешения конфликтов записи:
1) COMMON(CRCW)PRAM, в которой должны быть идентичными все значения, записываемые одновременно;
2) ARBITRARY(CRCW)PRAM, в которой срабатывает любой один из конкурирующих в записи процессоров;
3) PRIORITY(CRCW)PRAM, в которой процессоры линейно упорядочены в соответствии с их приоритетами и выбирается тот из конфликтующих, который имеет наивысший приоритет;
4) COMBINING(CRCW)PRAM, в которой записывается линейная комбинация вычисленных значений, например их сумма. Значения могут комбинироваться с помощью любой ассоциативной и коммутативной операции, которая вычислима за константное время на РАМ.
CREW – произвольно много процессоров могут одновременно читать содержимое одной и той же ячейки памяти, но писать может только один.
ERCW - исключающее считывание/параллельная запись
EREW - только один процессор может читать содержимое ячейки памяти и только один процессор может писать в эту ячейку.
Основные обозначения псевдокода
- i-ый
процессор
N –число элементов во входном списке
- j-ое поле памяти
pstart и PEnd – скобки, фрагмент алгоритма, все операции выполняются параллельно.
Пример. Распределение данных в модели CREW
P[1]
M[1];
// записывает в первое поле памяти данные
PStart
for (k=z; k≤p; k++)
P[k]←M[1]; // остальные прочитали
PEnd
Распределение совершается в два этапа. На первом значение записывается в память, на втором – все процессоры читают его. Такая скорость возможна только благодаря конкурентному чтению.
Распределение данных в erew
В модели с исключительным чтением значение, записанное процессором Pi, может прочитать лишь один процессор. Если просто организовать цикл поочередного чтения остальными процессорами, то получим последовательный алгоритм, нивелирующий все преимущества параллелизма.
Однако если воспользоваться циклом чтение / обработка / запись на втором процессоре для записи значения в другую ячейку памяти, то на следующем шаге уже два процессора смогут прочитать это значение. Записав его затем еще в две ячейки, мы сможем воспользоваться уже четырьмя процессорами. В результате получается следующий алгоритм.
P[1] M[1];
i=1;
for (j=1; j≤logP; j++)
{
PStart
for (k=i+1; k≤2*i; k++)
{
P[k]←M[k-i];
P[k] M[k];
}
PEnd
i=i*2;
}
Лекция 13
Параллельное программирование с использованием общей памяти
T1, CRCW – наименее жесткий режим.
T2, EREW - чтение и запись невозможны из одного и того же поля (противоположность CRCW).
В CRCW любой алгоритм выполняется в этой модели, при условии, что:
Алгоритм использует p процессоров.
Существует алгоритм, который буде выполняться в модели EREW, реализует ту же самую задачу, с тем же числом процессоров. Время его выполнения не превышает время выполнения одного алгоритма в
Людой алгоритм можно перевести в другой режим.