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Calcolatori Elettronici IILezione n. 17 – Introduzione alle architetture parallele
Prof. Gianni ConteUniversità di Parma
CALCOLATORIELETTRONICI IICALCOLATORIELETTRONICI II
Calcolatori Elettronici IILezione n. 17 – Introduzione alle architetture parallele
Prof. Gianni ConteUniversità di Parma
Obiettivi del corsoObiettivi del corso
Introduzionealle prossime
lezioni
Introduzionealle prossime
lezioni
Modelli computazionali Modelli computazionali
Tassonomia delle architetture parallele e distribuite
Tassonomia delle architetture parallele e distribuite
I clusters e le loro tecnologie I clusters e le loro tecnologie
Calcolatori Elettronici IILezione n. 17 – Introduzione alle architetture parallele
Prof. Gianni ConteUniversità di Parma
D.E. Cueller, J.S. SinghD.E. Cueller, J.S. Singh
Parallel Computer ArchitectureParallel Computer Architecture
Morgan Kaufman Pub., 1999Morgan Kaufman Pub., 1999
Bibliografia del corsoBibliografia del corso
Calcolatori Elettronici IILezione n. 17 – Introduzione alle architetture parallele
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G.F. PfisterG.F. Pfister
In Search of ClustersIn Search of Clusters
Prentice Hall, 1998Prentice Hall, 1998
Bibliografia del corsoBibliografia del corso
Calcolatori Elettronici IILezione n. 17 – Introduzione alle architetture parallele
Prof. Gianni ConteUniversità di Parma
R. Buya, ed.R. Buya, ed.
High performance Cluster ComputingHigh performance Cluster Computing
Vol. 1 e Vol. 2 Prentice Hall, 1998Vol. 1 e Vol. 2 Prentice Hall, 1998
Bibliografia del corsoBibliografia del corso
Calcolatori Elettronici IILezione n. 17 – Introduzione alle architetture parallele
Prof. Gianni ConteUniversità di Parma
INTRODUZIONE ALLE
ARCHITETTURE PARALLELE
INTRODUZIONE ALLE
ARCHITETTURE PARALLELE
Calcolatori Elettronici IILezione n. 17 – Introduzione alle architetture parallele
Prof. Gianni ConteUniversità di Parma
Argomenti della lezioneArgomenti della lezione
Classificazione di Enslow Classificazione di Enslow
Classificazione di Flynn Classificazione di Flynn
Architettura parallele Architettura parallele
Classificazione Classificazione
Calcolatori Elettronici IILezione n. 17 – Introduzione alle architetture parallele
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Architetture parallele
Architetture parallele
Calcolatori Elettronici IILezione n. 17 – Introduzione alle architetture parallele
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MotivazioniMotivazioni
Architetture paralleleArchitetture parallele
Molti problemi significativi hannonecessità di potenze di calcolo elevate
Molti problemi significativi hannonecessità di potenze di calcolo elevate
La potenza di calcolonon può crescere esclusivamenteper il miglioramento tecnologico
La potenza di calcolonon può crescere esclusivamenteper il miglioramento tecnologico
Calcolatori Elettronici IILezione n. 17 – Introduzione alle architetture parallele
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Applicazioni complesseApplicazioni complesse
Architetture paralleleArchitetture parallele
Modelli predittivi e simulazioneModelli predittivi e simulazione
Automazione e CADAutomazione e CAD
Ricerche petrolifereRicerche petrolifere
Calcolatori Elettronici IILezione n. 17 – Introduzione alle architetture parallele
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Architetture paralleleArchitetture parallele
Medicina e biologiaMedicina e biologia
Applicazioni militariApplicazioni militari
Multimedialità e applicazioni WEBMultimedialità e applicazioni WEB
Applicazioni complesseApplicazioni complesse
Calcolatori Elettronici IILezione n. 17 – Introduzione alle architetture parallele
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È necessaria capacità di elaborazioneperché le operazioni da svolgere
in breve tempo sono molte
È necessaria capacità di elaborazioneperché le operazioni da svolgere
in breve tempo sono molte
Architetture paralleleArchitetture parallele
Ragioni che richiedonosistemi paralleli
per risolvere problemi complessi
Ragioni che richiedonosistemi paralleli
per risolvere problemi complessi
Calcolatori Elettronici IILezione n. 17 – Introduzione alle architetture parallele
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È indispensabile disporre in lineadi memorie di grandi dimensioniÈ indispensabile disporre in lineadi memorie di grandi dimensioni
Architetture paralleleArchitetture parallele
Ragioni che richiedonosistemi paralleli
per risolvere problemi complessi
Ragioni che richiedonosistemi paralleli
per risolvere problemi complessi
Calcolatori Elettronici IILezione n. 17 – Introduzione alle architetture parallele
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Si richiedono grandi capacità di I/OSi richiedono grandi capacità di I/O
Architetture paralleleArchitetture parallele
Ragioni che richiedonosistemi paralleli
per risolvere problemi complessi
Ragioni che richiedonosistemi paralleli
per risolvere problemi complessi
Calcolatori Elettronici IILezione n. 17 – Introduzione alle architetture parallele
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Architetture paralleleArchitetture parallele
In tutti i casi, si possono trovare soluzioni ricorrendo a sistemi
distribuiti o paralleli
In tutti i casi, si possono trovare soluzioni ricorrendo a sistemi
distribuiti o paralleli
Calcolatori Elettronici IILezione n. 17 – Introduzione alle architetture parallele
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ClassificazioneClassificazione
Calcolatori Elettronici IILezione n. 17 – Introduzione alle architetture parallele
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È possibile classificarele architetture distribuite
secondo criteri diversi
È possibile classificarele architetture distribuite
secondo criteri diversi
Classificazione di EnslowClassificazione di Enslow
ClassificazioneClassificazione
(1980)(1980)
Classificazione di FlynnClassificazione di Flynn(1972)(1972)
Calcolatori Elettronici IILezione n. 17 – Introduzione alle architetture parallele
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Le classificazioninon hanno lo scopo di trovare
una collocazione precisa all'interno di una tassonomia a ogni sistema reale ma cercano di identificare
con chiarezza i problemie le alternative progettuali
Le classificazioninon hanno lo scopo di trovare
una collocazione precisa all'interno di una tassonomia a ogni sistema reale ma cercano di identificare
con chiarezza i problemie le alternative progettuali
ClassificazioneClassificazione
Calcolatori Elettronici IILezione n. 17 – Introduzione alle architetture parallele
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La classificazione di Enslowche analizzaremo per prima
è più significativa da un puntodi vista concettuale mentrela classificazione di Flynnpur essendo meno precisa
è assai più nota
La classificazione di Enslowche analizzaremo per prima
è più significativa da un puntodi vista concettuale mentrela classificazione di Flynnpur essendo meno precisa
è assai più nota
ClassificazioneClassificazione
Calcolatori Elettronici IILezione n. 17 – Introduzione alle architetture parallele
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Classificazione di EnslowClassificazione di Enslow
Che cosa è distribuitoin un sistema
Che cosa è distribuitoin un sistema
ElaborazioneElaborazione
DatiDati
ControlloControllo
Calcolatori Elettronici IILezione n. 17 – Introduzione alle architetture parallele
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Classificazione di EnslowClassificazione di Enslow
La classificazione di Enslow collocale architetture in uno spazio tridimensionale
La classificazione di Enslow collocale architetture in uno spazio tridimensionale
Un sistema è completamente distribuito se lo è nelle tre dimensioni
Un sistema è completamente distribuito se lo è nelle tre dimensioni
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Classificazione di EnslowClassificazione di Enslow
Unità di elaborazione singolaUnità di elaborazione singola
Unità di elaborazione singolama con più unità funzionali
Unità di elaborazione singolama con più unità funzionali
Unità di elaborazione multipleomogenee o eterogenee
Unità di elaborazione multipleomogenee o eterogenee
Distribuzione della elaborazioneDistribuzione della elaborazione
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Classificazione di EnslowClassificazione di Enslow
Base di dati centralizzataBase di dati centralizzata
Base di dati distribuita fisicamente con direttorio centralizzato
Base di dati distribuita fisicamente con direttorio centralizzato
Base di dati distribuita fisicamente senza direttorio centralizzato
Base di dati distribuita fisicamente senza direttorio centralizzato
Distribuzione dei datiDistribuzione dei dati
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Classificazione di EnslowClassificazione di Enslow
Punto di controllo unicoPunto di controllo unico
Relazioni di tipo master-slave statiche o dinamiche
Relazioni di tipo master-slave statiche o dinamiche
Punti di controllo autonomie/o cooperanti
Punti di controllo autonomie/o cooperanti
ControlloControllo
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Classificazione di EnslowClassificazione di Enslow
DatiDati
ElaborazioneElaborazioneControlloControllo
Personal ComputerPersonal Computer
InternetInternet
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Un sistema di elaborazione operasu (un flusso di) dati in base a(un flusso di) istruzioni acquisitedalla memoria
Un sistema di elaborazione operasu (un flusso di) dati in base a(un flusso di) istruzioni acquisitedalla memoria
È possibile una classificazione basata sul grado di parallelismo dei due flussi
È possibile una classificazione basata sul grado di parallelismo dei due flussi
Classificazione di FlynnClassificazione di Flynn
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Singolo flusso di Istruzioni Singolo flusso di Istruzioni SISDSISD
Classificazione di FlynnClassificazione di Flynn
Singolo flusso di DatiSingolo flusso di Dati
Singolo flusso di Istruzioni Singolo flusso di Istruzioni SIMDSIMD
Flusso di Dati MultiploFlusso di Dati Multiplo
Calcolatori Elettronici IILezione n. 17 – Introduzione alle architetture parallele
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Flusso di Istruzioni Multiplo Flusso di Istruzioni Multiplo MISDMISD
Classificazione di FlynnClassificazione di Flynn
Singolo flusso di DatiSingolo flusso di Dati
Flusso di Istruzioni Multiplo Flusso di Istruzioni Multiplo MIMDMIMD
Flusso di Dati MultiploFlusso di Dati Multiplo
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Classificazione di FlynnClassificazione di Flynn
I/OI/O IstruzioniIstruzioni DatiDati
IstruzioniIstruzioni
CONTRCONTR ELAB.ELAB. MEM.MEM.
SISDSISD
Architettura tradizionale con singola CPUche elabora una istruzione alla volta
operando su un dato alla volta
Architettura tradizionale con singola CPUche elabora una istruzione alla volta
operando su un dato alla volta
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SIMDSIMD
Più CPU operano in modo sincronoeseguendo la stessa istruzione
su dati diversi
Più CPU operano in modo sincronoeseguendo la stessa istruzione
su dati diversi
I/OI/O
IstruzioniIstruzioni
CONTRCONTR
DatiDatiELAB1ELAB1 MEM1MEM1
ELABnELABn MEMnMEMn
•••
•••
Elab. ospite
Elab. ospite
Elab. ospite
Elab. ospite
IstruzioniIstruzioni DatiDati
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Il medesimo flusso di dati vieneelaborato da un insieme di processori
che eseguono istruzioni diverse
Il medesimo flusso di dati vieneelaborato da un insieme di processori
che eseguono istruzioni diverse
MISDMISD
I/OI/O
IstruzioniIstruzioni
IstruzioniIstruzioni
ELAB1ELAB1
MEMDATI
EPROG
MEMDATI
EPROG
DatiDatiELAB2ELAB2 • • •
CONTRnCONTRn
ELABnELABn
CONTR2CONTR2CONTR1CONTR1
DatiDati
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Unità di elaborazione diverse eseguonoistruzioni diverse su dati diversi
Unità di elaborazione diverse eseguonoistruzioni diverse su dati diversi
MIMDMIMD
I/OI/O
IstruzioniIstruzioni
IstruzioniIstruzioni
CONTRCONTR
DatiDatiELAB1ELAB1
MEMMEM
DatiDatiELABnELABn
•••
CONTRCONTR
COMUNE
COMUNE
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CALCOLATORIELETTRONICI IICALCOLATORIELETTRONICI II