План лекции. Тема.Организация памяти вычислительных систем

Лекция 2.

Тема. Организация памяти вычислительных систем.

1. Память с чередованием адресов.

2. Модели архитектуры памяти вычислительных систем.

3. Мультипроцессорная когерентность кэш-памяти.

4. Программные способы решения проблемы когерентности.

В вычислительных системах, объединяющих множество параллельно рабо-тающих процессоров или машин, важнейшей задачей является правильная орга-низация памяти. Различают вычислительные системы с общей памятью (shared memory) и ВС с распределенной памятью (distributed memory). В системах с общей памятью (совместно используемой или разделяемой памятью) память ВС рассматривается как общий ресурс, и каждый из процессоров имеет полный доступ ко всему адресному пространству. Системы с общей памятью называются сильно связанными (closely coupled systems).

В варианте с распределенной памятью каждому из процессоров придается собственная память. Процессоры объединяются в сеть и могут при необхо-димости обмениваться данными, хранящимися в их памяти, передавая друг другу сообщения. Такой вид ВС называется слабо связанным (loosely coupled systems).

ВС с общей памятью иногда называются мультипроцессорами, а системы с распределенной памятью – мультикомпьютерами.

Различие между общей и распределенной памятью – это разница в структуре виртуальной памяти, то есть в том, как память выглядит со стороны процессора. Физически система памяти разделена на автономные компоненты, доступ к которым может производиться независимо. Общую память от распре-деленной отличает то, каким образом подсистема памяти интерпретирует посту-пивший от процессора адрес ячейки. Допустим, что процессор выполняет коман-ду load R0, i (Загрузить регистр R0 содержимым ячейки i). В случае общей памяти i – это глобальный адрес, и для любого процессора указывает на одну и ту же ячейку. В распределенной системе памяти i – это локальный адрес. Если два процессора выполняют команду load R0, i, то каждый из них обращается к i -й ячейке в своей локальной памяти, то есть к разным ячейкам, и в регистры R0 могут быть загружены неодинаковые значения.

Различие между двумя системами памяти должно учитываться програм-мистом, поскольку оно определяет способ взаимодействия частей распаралле-ленной программы. В варианте с общей памятью достаточно создать в памяти структуру данных и передавать в параллельно используемые подпрограммы ссылки на эту структуру. В системе с распределенной памятью необходимо в каждой локальной памяти иметь копию совместно используемых данных. Эти копии создаются путем вкладывания разделяемых данных в сообщения, посылае-мые другим процессорам.

Дата добавления: 2014-01-20