Принципы работы системы управления параллельными процессами в локальных сетях компьютеров

УльяновскийГосударственный Университет1999ЗАПИСКАПО КУРСОВОЙ РАБОТЕСтудент группыПМ-42 Никифоров Ю.В.Далее описаныпринципы работы системы управления параллельными процессами в локальных сетяхкомпьютеров.19991.Умножение матриц. гипотетическийпример A B CГде А m s , B s n , C m n Алгоритм For i 1to s do lt Умножить вектор-строку наматрицу A i B C i gt Граф зависимостей по данным Data Flow Graph A 1 C 1 A 2 C 2 A, B C A k C k Д диспетчер.Коммутирует каналы связи и распределяетстроки A i попроцессорам.П при мник вполне может быть тем же диспетчером ,формирует матрицу С из полученных строк.K число процессоров минус 2 или 1 , которые выполняют умножение строки наматрицу.1 Если k sup3 m. Тогда каждый процессородин раз выполняет перемножение A i Bи переда т результат процессору П . Далее процесс П формирует матрицу С и выда т результат пользователю.2 Когда вычисления закончится на одной из kпроцессоров, то ей переда тся следующая строка т.е. A k 1 .И так далее, в освободившиесяпроцессоры передаются строки A k i , i 1 m-k.Достоинства данной схемы.1 Однократеаязагрузка матрицы B впроцессоры-вычислители, и дальнейшая загрузка только векторов-строк A i минимизация потока данных .2 Автоматическиучитывается производительность процессоров. Если процессор работает быстро, тоон загружается дополнительно случай при k lt m .2. Целиоптимизации параллельных вычислений.1 Минимизацияпотока данных в DFG.2 Уч тпроизводительности процессоров.

Включая случай зависимости е от времени динамика .3 Уч тскорости обмена по каналам связи между процессорами.

Включая случай зависимостие от времени динамика .4 КоррекцияDFG в реальном времени пояняется на следующем примере итерационных методов .далее на следующейстранице 3.Общий случай графа потоков данных. циклическаясвязь k процессоровКаждый процессор P1 Pk или группа процессоров выполняетсвою задачу интегрирование, умножение, дифференцирование, минимизация, решениеСЛУ и т.п. .Диспетчер Д обеспечивает запуск итерационного процессапут м передачи исходных данных нелевой итерации в циклическую цепь.Перегрузка цепиПредположим что процессор Р1 обрабатывает поток данныхбыстрее по сравнению с Р2, а также обеспечивается его эффективаная загруженность на вход Р1 быстро поступают данные . Медленная обработка данных может бытьвызвана низкой скоростью передачи данных по каналу P1-P2, низкой вычислительной мощностьюпроцессора Р2 или сложностью задачи выполняющейся на Р2.Следовательно, в результате работы итерационного алгоритмана выходе Р1 и на входе Р2 скапливаются данные, которые ожидают дальнейшейобработки.Далее, если Р2 работает медленнее, чем Р3 или Р2 вообщеодин из самых медленных процессоров , то простаивают все P i , i sup3 3 и Р1 или работают с малойзагруженностью .В таком случае эффективность работы данной параллельнойсхемы резко снижается.

Действия.Причиной снижения скорости вычислений является узкое место в цепочке процессоров, а именно медленный поцессор Р2.Параллельно Р2 включается в работу дополнительный процессорР2 , выполняющий ту же задачу рабочую функцию , что и Р2. циклическаясвязь k процессоров Таким образом в 2 раза повышается скорость обработки на дуге 1-4. Системареализована для ОС Windows 95 NT , в виде исполняемой программы идополнительной библиотеки динамической компоновки DLL . Программа должна бытьзапущена на всех машинах локалной сети, участвующих в вычислениях.

Дополнительная библиотека может использоваться программами, осуществляющимиконкретные вычислительные и управляющие задачи.Возможности.1 Получениеданных о системе Количествопроцессоров машин , участвующих в вычислениях Ресурсыкаждого из процессоров тип процессора, объ м памяти, быстродействие Пропускнаяспособность каналов связи с каждым из процессоров при передаче потоков данныхс текущей машины 2 Управлениеканалами потоков данных между процессорами дугами Созданиеканала между любыми двумя процессорами, как из одной из них, так и из стороннеймашины Уничтожение,перенаправление каналов Получениеинформации о скорости обработки данных на определ нной дуге обнаружение узкихмест Установкажелаемой скорости потока данных на дуге.3 Запускзадач на любом из процессоров из сторонней машины.4 Опроссостояния задачи, выполняющейся на процессоре завершился с ошибкой, завис ит.п. 5 Одновременнаяпосылка данных группе процессоров посредством использования возможностейшироковещания в локальных сетях, т.е. сразу по нескольким каналам связи.Реализация.Дляуправления каналами связи, а также для получения информации о потоках данных вних, используется сетевой протокол TCP IP и сетевой интерфейс управленияWindows Sockets версия 1.1 .Зауск задачна удал нной машине осуществляется посредством использования библиотекидинамической компоновки, которая и должна содержать все процедуры-задачи враспараллеленной программе.

Основная идея состоит в том, что при динамическойкомпоновке файла, лежащего на сетевом диске это каталок ж сткого дискакомпьютера, сделанный доступным из других машин сети , он не полностьюпереда тся по сети. Как известно, явная компоновка состоит из двух шагов загрузка библиотеки и присоединениепроцедуры, находящейся в ней. Загрузка библиотеки с сетевого диска влечетпередачу по сети только заголовка небольшого размера.

При присоединениипроцедуры переда тся только е тело плюс код, который она использует.

Такимобразом, в какой то мере это удовлетворяет требованиям.Как ужеговорилось, на начальном этапе работы системы на всех машинах сети должнаработать программа, т.е. программа-сервер.

Для запуска распараллеленнойпрограммы необходимо одну из машин перевести в режим главной машины диспетчера , указать файл распараллеленной программы, а также требуетсяуправляющая программа.Управляющаяпрограмма должна, используя граф потоков данных распараллеленного алгоритма иописываемую здесь систему Создатьканалы связи дуги между процессорами Запуститьзадачи на процессорах не более одной на каждом Передатьначальные данные по соответствующим каналам Организоватьпри м результативных данных.

Интерфейс ссистемой управления параллельными процессами подробно описан в спецификациипрограммы.