تحقیق اهمیت شبكه های كامپیوترموازی جهت انجام محاسبات ریاضی سنگین و پردازش اطلاعات

تحقیق اهمیت شبكه های كامپیوترموازی جهت انجام محاسبات ریاضی سنگین و پردازش اطلاعات

بخشهایی از متن:

با پیشرفت روز افزون علوم مختلف، نیاز به انجام محاسبات ریاضی سنگین و پردازش حجم زیادی از اطلاعات با سرعت بالا و در زمان كم بوجود آمد. از طرفی رشد تكنولوژی پردازنده ها نسبت به حجم محاسبات بسیار پایین است و نیز بخاطر محدودیت در تولید ابزار نیمه هادی سرعت پردازنده ها نیز دارای محدودیت می‌باشد. از این رو استفاده از یك كامپیوتر به تنهایی پاسخگوی نیازهای محاسباتی نیست. بنابراین استفاده از چند كامپیوتر برای انجام پردازش های موازی ضروری است. از سوی دیگر به دلیل پیشرفتهای زیاد در زمینه شبكه های كامپیوتری و ابزار آن، روش جدیدی برای انجام محاسبات ارائه گردید كه Network-based coputation نام دارد.

در حالت كلی كامپیوترهای موازی شامل واحدهای پردازش و حافظه مختلفی هستند. و بحث مهم در طراحی و آنالیز سیستمهای موازی، روش اتصال اجزاء مختلف به یكدیگر می باشد بنابراین نحوه ارتباط شبكه است كه كارائی كل سیستم را معین می‌كند.

امروزه طیف وسیعی از سیستمهای موازی موجود می باشد. كه بعضی از آنها به منظور كاربرد خاص و گروهی نیز به صورت استفاده همه منظوره هستند. برای بررسی این كاربردها و استفاده آنها از شبكه های مختلف در ابتدا نیاز است تا معماری های موازی را دسته بندی كنیم. زیرا معماری های مختلف نیازهای مختلف را برآورده می‌سازند.

البته تنها افزایش سرعت دلیل استفاده از كامپیوترهای موازی نیست بلكه گاهی برای بالا بردن قابلیت اطمینان از سیستم موازی استفاده می شود و محاسبات به وسیله چند كامپیوتر انجام شده و با هم مقایسه می شود و در واقع كامپیوترهای دیگر نقش Backup را دارند. به این سیستم ها fault telorant گفته می شود.

تا كنون دسته بندی كامل و جامعی برای سیستمهای موازی ارائه نشده است: Flynn روشی برای این دسته بندی ارائه كرده كه البته به طور كامل تمام سیستمها را تحت پوشش نمی گیرد. سیستم دسته بندی Flynn براساس تعداد دنباله دستورالعملها و اطلاعات موجود در یك كامپیوتر می باشد كه در اینجا منظور از دنباله یا Stream، رشته از دستورات یا اطلاعات است كه توسط یك پردازنده پردازش می شود. Flynn هر سیستم را بسته به تعداد دستورات و تعداد اطلاعات به یكی از چهار مجموعه زیر نسبت می دهد كه در زیر توضیح مختصری از هر یك از آنها آمده است.

SISD یك سری از كامپیوترهای سنتی از گروه Apple می باشد كه در آن یك دستورالعمل از حافظه خوانده و اجرا می شود و از اطلاعات حافظه استفاده می كند و بعد دستورالعمل بعدی فراخوانی و اجرا می شود و به همین ترتیب ادامه می یابد این كلاس از كامپیوترها حدود چهار دهه مورد استفاده بوده و برنامه و نرم افزارهای فراوانی بر این اساس پایه گذاری شده است. تمام كامپیوترهای سریال به این دسته تعلق دارند.

...

مدل مناسب برای بررسی توپولوژی شبكه مالتی كامپیوترها گراف G=(V,E) می‌باشد كه در آن V مجموعه گره ها است كه نشان دهنده واحدهای پردازنده (PE) است و E مجموعه یال هاست كه نشان دهنده ارتباطات بین واحدهای پردازنده می‌باشد. با این روش ویژگیهای شبكه را می توان با تفسیر خصوصیات گراف ها تحلیل كرد كه این روش یك روش ارزیابی استاتیك است زیرا بحثهایی از جنبه مسیریابی (routing) و غیره در نظر گرفته نمی شود این روش باری مقایسه شبكه ها بكار می رود و هزینه شبكه با تعداد یالها و تاخیر ارتباطی با تعداد یالها بین گره ها متناظر خواهد بود.

یكی از موضوعات مورد علاقه در شبكه كمترین زمان ارتباطی است كه برای اندازه‌گیری آن باید به روش ارزیابی دینامیك عمل نمود زیرا در اینجا انتخاب مسیر و بحث روتینگ در زمان تاثیر دارد.

یكی دیگر از پارامترهای مهم در پردازشهای موازی قابلیت اعتماد و موجودیت اجزاء سیستم می باشد. كه این مورد را می توان با تعریف كارایی یك شبكه بیان كرد. كه كارائی شبكه می تواند به این صورت تعریف شود كه بین هر دو پردازنده‌ای یك مسیر موجود باشد یا حذف تعدادی گره یالینگ، منجر به افزایش زیاد زمان ارتباطی نشود. در حالت احتمالی، برای هر سیستمی یك احتمال خرابی ویژه به هر واحد پردازنده اختصاص داده می شود و احتمال اینكه كل شبكه قابل اعتماد باشد محاسبه می شود كه بسیار مشكل تر از روش قطعی اول است.