چند کامپیوتری ها

صفحه 1:
چند کامپیوتری ها تعریف 7 مجموعه ای از گره های متصل به هم که حافظه اشتراکی ك8 ندارند. - كره کوچکترین عنصر چندکامپیوتری است و آن شامل ‎CPU‏ ‏حافظه و کارت رابط شبکه می باشد. - یک گره می تواند شامل چند پردازنده باشد. 7 سیستم چندکامپیوتری بعنوان سیستم خوشه بندی نیز شناخته می شود. 

صفحه 2:
- ننک ‎ee 2۵ ۶ 0‏ ‎Ln‏ ‏0 0 توپولوژی های اتصال گره ها (۸) سولیچ تکی ‎double torus (d)‏ ‎(b)‏ حلقه (6) مکعب (۵) گرید () یر مکعبی 

صفحه 3:
- راهگزینی بسته ای با ذخیره سازی و انتقال به جلو * طرح راهگزینی (b) 8 packet fa) packet Entire ۳ ۳0 8 Entire ats 5 2نامع لل ل بلك بلك 3 للى ‎Dy‏ ۷ io Ag Entire packet 6 ‎Age 5‏ بللك- لك بل لا ‎“(rAd‏ ‎Coe‏ و ‎al‏ 2 4< 2 ‎Aq‏ 0و 5 ‎athe‏ ‎z 5‏ ‎bp Tod‏ ‎at‏ ‏2 ‏3 8 افزار چندکا isp ane 

صفحه 4:
سخت افزار چند کامپیوتری Node 1 Node 2 Main RAM Main RAM ‏باه‎ ‎os {| SE A Switch Main RAI Main RAM | AN Optional ۱ on- board 1 CPU Interface Interface board Node'4: 

صفحه 5:
نرم افزار ارتباطی در سطح پایین * اگر چند پروسس روی یک اجرا شوند - دسترسی به شبکه جهت ارسال بسته ها نیاز است. * نگاشت کارت شبکه به تمامی پروسس های که به آنها نیاز است. *؟ اگر کرنل نیاز به دسترسی شبکه داشته باشد. * فقو کارت :شبکه:نباز اقنت: - یکی برای فضای کاربر و دیگری برای کرنل 

صفحه 6:
نرم افزار ارتباطی در سطح پایین Receive Node 1 Bend rns, Node 2 Main kaM [TO Main RAM Switch 4 ۲ a os RAM Bit map Interface board © مياهنگی لظ0 اصلی با 6۳ برد شیکد 

صفحه 7:
نرم افزار ارتباطی در سطح کاربر )@ فراخوانی ارسال بلوک نمودن ‎ender rning HS ocd |‏ ۲ ۱ ۱ حداقل سرویس را "ببس ‎“Message being‏ فراهم تس اله 6 - فرمان هاى ارسال و دريافت نمودن سنكرون مى ‘ender released | ( 0) فراخوانى ارسال بدون بلوك نمودن 

صفحه 8:
فراخوانی از راه دور روال Client CPU Server CPU 3 Client Server, stub stub Client satier (2 4 Operating system ۲ 4 Operating system % * شکل بالا مراحل فراخوانی از را دور یک روال را نشان می دهد. - 5113 هابا ينكخاكسترىشخصشده لند Network 

صفحه 9:
‎tlt‏ از راه ور روالن ‏ملاحضات بياده سازى * اشاره كره ها را نمى توان عبور داده ‏- فراخوانی با مرجع باید به 0005-۳6506 تبدیل می گردد. * زبان های که روی تایپ پارامترها ضعیف عمل می کنند. ‎Client-stub |, bs zl lu! -‏ نمی تواند مشخص کند. هميشه نوع پارامترها را نمی توان مشخص نمود. ‏متغییرهای سرتاسری نمی توانیم استفاده کنیم ‏- ممکن است به ماشین راه دور انتقال یابند. 

صفحه 10:
10 حافظه ی اشتراکی توزیم شده(]۲(51۷) Machine 1 Machine 2 laesiestion) _|appcaon| ‏عمط موه‎ sytem ‘system Operating Operating ‘stem System Hardware ‏و‎ ‎‘Shared memery 0 Machine 1 Machine 2 |Apptcation| _|Aplcaton Runtime ‏عمط‎ ‏ره ره‎ Operating Operating ‘System ‘System ‏و‎ Haroware ‘Shared memary Machine 1 Machine 2 lapptcation] _|Aplcaton ‏ممه‎ 0 ‏ره رد‎ Operating Operating ‘ster ‘sistem ‎Harvare‏ مهو ‎Shared memary ‎3 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 

صفحه 11:
حافظه ی اشتراکی توزیع شده(]1(51۷) أ1 ‎een (EE) OSS) SOR) we‏ رس ۳۹ اه | له 0 ‎opus opuz opus‏ ویو ‎ ‎ ‎OAS) OEE) AGS) jes ‎crue cpus cruz crus ‎OAS} OES) AS) jee ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎cpus ۳ cpus‏ وه ‎ ‎ ‎ ‎ ‎0 11 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 

صفحه 12:
حافظه ی اشتراکی توزیع شده(]1(51۷) Aand B are unrelated cPU2 Pet shared variables that just happen to be on the same page Network By Code using variable B CPU 1 مس pA 8 Code using variable A * یکی از مشکلات ]151 اشتراک نادرست(5871۳0 156ع۳) است. 12 Shared ‏ل‎ ‎page در این حالت یک ‎gee SIGH owt‏ در گزه بظور عناوم ردو بلال.می رده 

صفحه 13:
13 

صفحه 14:
14 

صفحه 15:
a 9 4 ۵ i G a \'m free tonight ¥ (y f 3 ay 3 ا 1 I'm bored| ‏لم‎ (b) سسی برای اجرا نداشته بشد. از گره ها تقاشای دریافت ‎egy‏ می کند ال پروسس مکمل یکدیگر هستند و در جهت تعادل بر محاسباتی در سیستم های چند کامبیوتری عمل می 15 

صفحه 16:
سیستم های خوشه بندی * سیستم های خوشه بندی از خانواده سیستم های چند کامپیوتری می باشد * سیستم خوشه بندی از اتصال یک مجموعه کامپیوتر به هم تشکیل می شود و آن بعنوان یک منبع محاسباتی واحد عمل می نماید. ؟ هدف از استفاده از سیستم های خوشه بندی کارایی و دسترسی بالا می باشد. 16 

صفحه 17:
17 ویژگیهای خوشه بندی مقیاس پذیری مطلق - میستم های خوشه بندی را می توانیم با هر تعداد کامپیوتر ایجاد کنیم و محدودیتی روی تعداد گره های آن وجود ندارد مقیاس,پذیری افرایشی. > سیستم را می توانیم با اذ فسترسی: الا 7 تحمل خرابی سیستم بالا است. به عبارتی خرابی یک یا چند گره باعث خرابی کل سیستم نمی شود. کارایی بالا و هزینه پا يش كره ها به تدريج توسعه د - کارایی و قیمت نسیت یه سیستم های مشایه همانند سوپرکامپیوترها بسیار مناسب است. 

صفحه 18:
دسته بندی خوشه ها ساده ترین دسته بندی برمبنای وجود یا عدم وجود حافظه ی اشتراکی دیسک می باشد. * شکل(۸) یک خوشه با دو گره را بدون حافظه ی اشتراکی نشان می دهد. * شکل(0) یک خوشه با دو گره همراه حافظه اشتراکی (31 را نشان می دهد. (a) Standy server with no shared disk (by Shared disk 18 

صفحه 19:
روش های خوشه بندی : ویژگی ها و Taunton High cost because the secondary server is unavailable for other processing tasks. Increased complexity. 19 محدود یتها ‎Description Benefits‏ ‎A secondary server Easy to implement.‏ Reduced cost because secondary servers can beused for processing. takes over in case of primary server failure. ‘The secondary server is also used for processing tasks. Clustering Method Passive Standby ‘Active Secondary 

صفحه 20:
20 روش High network and server overhead due to copying operations. ‘Usually requires disk mirroring or RAID technology to compensate forrisk of disk failure, Requires lock manager software. ‘Usually used with diskmirroring or RAID technology. های خوشه بندی : ویژگی ها و محدودیتها High availability. Reduced network and server overhead due to elimination of copying operations. Low network and server@yerhead. Reduced risk of downtime caused by disk failure Separate servers have their own disks. Data is continuously copied from primary to secondary server. Servers are cabled to the same disks, but each server owns its disks. If one server fails, its disks are taken over by the other server. Multiple servers simultaneously share access to disks. Separate Servers Servers Connected to Disks ‘Servers Share Disks 

صفحه 21:
سپستم قامل خوشه دق رت 7 مدیریت خرابی: دسترسی بالای سیستم و تحمل خرابی - تعادل بار: تقسیم عادلانه بار محاسباتی روی کامپیوترهای خوشه. موقعی که کامپیوتر جدید به خوشه اضافه می شود ان به طور اتوماتیک در زمانبندی محاسبات شرکت داده می شود. - محاسبات موازی: شناسایی قسمت های موازی و سری یک برنامه کاربردی جهت اجرا 21 

صفحه 22:
22 معماری سیستم خوشه بندی اس ‘Parallel Applications “Sequential Applications 1 Parallel Programming Environment High Speed Networly/Switeh Figure 16.14 Cluster Computer Architecture [BUYY99a] 

صفحه 23:
23 معماری سیستم خوشه بندی * کامپیوترهای مستقل با ‎ee bce, LAN‏ به هم متصیل می شوند: * هر کامپیوتر می تواند به طور مستقل کار کند. * لايه میان افزار(1۷]10011618316) نرم افزاری است که روی هر کامپیوتر جهت فعال نمودن عملیات خوشه بندی تعیب مین ‎Se‏ - ایجاد تصویری از یک سیستم یکپارچه 7 دسترسی بالا و تعادل بار 

صفحه 24:
سرویس ها و توابع لایه میان افزار * یک نقطه ورودی: یک کاربر می تواند سیستم را فعال کند. " یک‌سیستم فایل * یک نقطه کنترل: یک گره کنترل پیش فرض برای مدیریت * یک شبکه مجازی: هر گره می تواند به هر نقطه خوشه دسترسی داشته باشد * يك فضای حافظه: استفاده از مدیریت ]1251۷ جهت مه بویت حافظه [ اکن و بسک 

صفحه 25:
سرویس ها و توابع لايه ميان افزار * يك سيستم مديريت كارها * یک رابط کاربر * یک فضای 1/0 * یک فضای حالت برای پروسس ها ؟ مهاجرت پروسس ها جهت تعادل بار 

صفحه 26:
26 مقایسه ی خوشه بندی و چندیردازنده ای چندپردازندهای براحتی قابلیت مدیریت و پیکربندی هستند. چندپردازنده ای فضای کمتر و انرژی کمتر مصرف BS ‏فى‎ خوشه بندی براحتی قابل ‎gps‏ اسيك دسترسی و قابلیت تحمل خرابی خوشه بندی بالا است. 

صفحه 27:
27 مثال های از خوشه بندی مثال ۱: 0 درضد کد برنامه ایموازی است که ی تولند زوی 9 کامپیوتر در یک خوشه به طور موازی اجرا شود. مابقی کد برنامه ی فوق باید به صورت ترتیبی روی یک کامپیوتر اجرا گردد. هر پردازنده خوشه دارای ‎X MIPS cs‏ می باشد. MIPS (Million Instruction Per Second) للف) یک رابطه برای سرعت موثر برای اجرای این برنامه روی سیستم خوشه بندی برحسب پارامترهای ,۰0 و 5 بدست آورید ب)اگر 19216 و ۷1۳5 524 باشد. مقدار ۵ را پرای آنکه کارایی سیستم خوفتهبندی:1۷11۳9:۶۰ شود:را بدست آوزید. 

صفحه 28:
مثال های از خوشه بندی حل مثال ۱: x ‏ص جه ح مم5 11لا‎ we (1 -«) ب) با جایگذاری مقادیر داده شده در رابطه ی (الف) داریم 4 4۹ (1-00) +4 1 0.96 =« 40 = 28 

صفحه 29:
29 مثال های از خوشه بندی لان ‎Gi iP pe‏ نوق & ‎lel EEN aS‏ فبودر ربال اجرانی لین بزنامة ‎GING ay pak‏ باق اجرایببرنامه لفق به‌تظور همزمان روی ‎٩‏ کا تر صرف می شود و مابقی زمان مربوط به اجرای سری آن روی یک کامپیوتر است. الف) افزایش سرعت اجرای این برنامه روی سیستم خوشه بندی را نسبت به اجرای آن روی یک کامپیوتر را بدست آورید. ب)در صد موازی ‏ این برنامه را بدست آورید ج) اگر تعداد کامپیوترهای سیستم خوشه بندی را ار ‎٩‏ به ۱۸ افزایش دهیم. افزایش سرعت را نسبت به کامپیوتر تکی بدست آورید. 

صفحه 30:
30 مثال های از خوشه بندی حل مثال ۲: الف) داریم: ‎Toctuster = Ty + Ts = 0.25T + 0.75T‏ Tsingle = 9 X Ty + Ts = 9 X 0.25T + 0.75T = 3T Tsingte _ 3T =~ =3 Toctuster T Speedup = 020.75 ‏ب)‎ ‎2 ‎Tiectuster = 0.75T + = x 0.25T =0.875T Tsingte, _ _ 37 Toctuster 0.875T Speedup = = 3.428 

صفحه 31:
31 مثال های از خوشه بندی مثال ۳: قطعه برنامه ۶ خوشه بندی با ۳۲ کا ی یک کامپیوتر و به طور موازی روی یک سیستم امن گودد: L1: for(I=1; I<=1024; I++) { es SUM[I]=0; L3: for(=1; J<=LJ++) LA: SUMII]=SUMILII+1; L5: } // end of for I دستورات 2 و 4 در دوسیکل ماشین اجرا می شوند و از بالاسری کنترل حلقه ‎td LS g LAU Sister‏ کنر 

صفحه 32:
32 مثال های از خوشه بندی ادامه مثال ۳: للف) زمان اجرایی کل این قطعه برنامه را روی یک کامپیوتر پبرحسب تعداد سیکل های ماشین بدست آورید. ب) اگر حلقه ی 1 را برای اجرای موازی روی ۳۲ کامپیوتر سیستم خوشه بندی به ‎TUNES‏ براق کامپیوتر 11۳۰۰۱ برای کامپیوشر مسسسی ۹۹۳96 برای کامپیوتر ۳۲ تقسیم بندی کنیم. زمان اجرایی ن را برحسب تعداد سیکل های ماشین بدست آورید. افزایش سرعت نسبت به کامپیوتر تکی چقدر خواهد شد. ج) در روش تقسیم بندی حلقه (للف) بار محاسباتی روی کامپیوتر ها متعادل نمی باشد. روشی دهد که تعائل بار رژق: کافرتر نها رایت.شود: ی این حالت زمان اجرایی و افزایش سرعت را بدست آورید ۳ 

صفحه 33:
33 حل مثال ۳: الف) مثال های از خوشه بندی Tsingle=211 + 219 = 219 219 Sa = 24 = 16 Speedup = 21 219 Speedup = ae 2° =132 

صفحه 34:
مثال های از خوشه بندی مثال ۶: یک قطعه کد روی یک سیستم تک پردازنده ای ۸با زمان 1 ثانیه اجرا می شود. لین قطعه گذ ار دق قسمت‌سرازیو‌سربان تکیل فله ابیت قعمت عوازین, انم قطعه کد می تواند روی یک سیستم خوشه بندی چهار پردازنده ای با چهار پردازنده نوع ۸ با چهار برابر سرعت اجرا شود. چند درصد قطعه کد وق باید موازی باشد. تا موقعی که کل قطعه کد فوق را روی سیستم چهار پردازنده ای با چهار پردازنده نوع ۸ اجرا کنیم. افزلیش سرعت دو برابری نسبت به سیستم تک پردازنده ای ۸ داشته باشیم. 

صفحه 35:
مثال های از خوشه بندی حل مثال 4: Tsingle Speedup = =2 4Cluster Tsingle = 2 X Tactuster T= 2GT+(1-a)T) 1=0.5 xx +2(1 -00( 2 7 35 

چندکامپیوتری ها • تعریف – – – – 1 مجموعه ای از گره های متصل به هم که حافظه اشتراکی RAMندارند. گره کوچکترین عنصر چندکامپیوتری است و آن شامل ،CPU حافظه و کارت رابط شبکه می باشد. یک گره می تواند شامل چند پردازنده باشد. سیستم چندکامپیوتری بعنوان سیستم خوشه بندی نیز شناخته می شود. سخت افزار چندکامپیوتری • توپولوژی های اتصال گره ها ( )aسوئیچ تکی ( )bحلقه ( )cگرید 2 (double torus )d ( )eمکعب ( )fاَبَر مکعبی سخت افزار چندکامپیوتری • طرح راهگزینی – راهگزینی بسته ای با ذخیره سازی و انتقال به جلو 3 سخت افزار چندکامپیوتری بردهای رابط شبکه در یک سیستم چندکامپیوتری با چهار گره 4 نرم افزار ارتباطی در سطح پایین • اگر چند پروسس روی یک اجرا شوند – دسترسی به شبکه جهت ارسال بسته ها نیاز است. • نگاشت کارت شبکه به تمامی پروسس های که به آنها نیاز است. • اگر کرنل نیاز به دسترسی شبکه داشته باشد. • دو کارت شبکه نیاز است. – یکی برای فضای کاربر و دیگری برای کرنل 5 نرم افزار ارتباطی در سطح پایین ارتباط گره با کارت شبکه • استفاده از حلقه ی فرستنده و گیرنده • هماهنگی CPUاصلی با CPUبرد شبکه 6 نرم افزار ارتباطی در سطح کاربر ( )aفراخوانی ارسال بلوک نمودن • حداقل سرویس را فراهم می کند – فرمان های ارسال و دریافت • فراخوانی های بلوک نمودن سنکرون می باشند. ( )bفراخوانی ارسال بدون بلوک نمودن 7 فراخوانی از راه دور روال • شکل باال مراحل فراخوانی از را دور یک روال را نشان می دهد. – Stubها بUUا رUنUگخUاکUستریمUشخصشUUده UاUند. 8 فراخوانی از راه دور روال مالحضات پیاده سازی • اشاره گره ها را نمی توان عبور داده – فراخوانی با مرجع باید به copy-restoreتبدیل می گردد. • زبان های که روی تایپ پارامترها ضعیف عمل می کنند. – اندازه پارامترها را client-stubنمی تواند مشخص کند. • همیشه نوع پارامترها را نمی توان مشخص نمود. • متغییرهای سرتاسری نمی توانیم استفاده کنیم – ممکن است به ماشین راه دور انتقال یابند. 9 حافظه ی اشتراکی توزیع شده()DSM • الیه های سیستم های چندین پردازنده ای که حافظه ی اشتراکی دارند. – ( )aچند پردازنده ای در الیه سخت افزار – ( )bچند کامپیوتری در الیه سیستم عامل – ( )cسیستم های توزیع شده در الیه نرم افزار کاربر 10 حافظه ی اشتراکی توزیع شده()DSM تکرار ( )aصفحات روی چهار گره توزیع شده اند 11 ( CPU0 )bصفحه ی 10را می خواهد بخواندU ( CPU1 )cصفحه ی 10را می خواهد بخواندU حافظه ی اشتراکی توزیع شده()DSM • یکی از مشکالت DSMاشتراک نادرست( )False Sharingاست. • در این حالت یک صفحه ی اشتراکی بین دو گره بطور مداوم رد و بدل می گردد. 12 زمانبندی چندکامپیوتری ‏Process • 13 الگوریتم قطعی مبتنی بر تئوری گراف – گراف نشان دهنده ارتباط بین پروسس ها می باشد. – در هر گره چندکامپیوتری یک مجموعه پروسس زمانبندی می شود. – هدف از زمانبندی تعادل بار محاسبات بین گره ها می باشد. – پارامتر دیگر برای زمانبندی کاهش با ترافیک بین گره ها می باشد. زمانبندی چندکامپیوتری • الگوریتم ارسال پروسس – موقعی که گره ای تعداد پروسس های آن زیاد می شود ،پروسس های جدید ایجاد شده را به گره های دیگر ارسال می کند .این الگوریتم زمانبندی جهت تعادل بار محاسباتی در سیستم های چند کامپیوتری استفاده می شود. 14 زمانبندی چندکامپیوتری • الگوریتم دریافت پروسس – موقعی که گره ای ،پروسسی برای اجرا نداشته باشد ،از گره ها تقاضای دریافت پروسس می کند. – الگوریتم دریافت و ارسال پروسس مکمل یکدیگر هستند و در جهت تعادل بار محاسباتی در سیستم های چند کامپیوتری عمل می کنند. 15 سیستم های خوشه بندی • سیستم های خوشه بندی از خانواده سیستم های چندکامپیوتری می باشد • سیستم خوشه بندی از اتصال یک مجموعه کامپیوتر به هم تشکیل می شود و آن بعنوان یک منبع محاسباتی واحد عمل می نماید. • هدف از استفاده از سیستم های خوشه بندی کارایی و دسترسی باال می باشد. 16 ویژگیهای خوشه بندی • مقیاس پذیری مطلق – سیستم های خوشه بندی را می توانیم با هر تعداد کامپیوتر ایجاد کنیم و محدودیتی روی تعداد گره های آن وجود ندارد. • مقیاس پذیری افزایشی – سیستم را می توانیم با افزUایش گره ها به تدریج توسعه دهیم. • دسترسی باال – تحمل خرابی سیستم باال است ،به عبارتی خرابی یک یا چند گره باعث خرابی کل سیستم نمی شود. • کارایی باال و هزینه پایین – کارایی و قیمت نسبت به سیستم های مشابه همانند سوپرکامپیوترها بسیار مناسب است. 17 دسته بندی خوشه ها • ساده ترین دسته بندی برمبنای وجود یا عدم وجود حافظه ی اشتراکی دیسک می باشد. • شکل( )aیک خوشه با دو گره را بدون حافظه ی اشتراکی نشان می دهد. • شکل( )bیک خوشه با دو گره همراه حافظه اشتراکی RAIDرا نشان می دهد. 18 روش های خوشه بندی :ویژگی ها و محدودیتها 19 روش های خوشه بندی :ویژگی ها و محدودیتها 20 سیستم عامل خوشه بندی • مشخصات – مدیریت خرابی :دسترسی باالی سیستم و تحمل خرابی – تعادل بار :تقسیم عادالنه بار محاسباتی روی کامپیوترهای خوشه. موقعی که کامپیوتر جدید به خوشه اضافه می شود ،آن به طور اتوماتیک در زمانبندی محاسبات شرکت داده می شود. – محاسبات موازی :شناسایی قسمت های موازی و سری یک برنامه کاربردی جهت اجرا 21 معماری سیستم خوشه بندی 22 معماری سیستم خوشه بندی • کامپیوترهUای مستقل با LANپرسرعت یا سوئچ به هم متصل می شوند. • هر کامپیوتر می تواند به طور مستقل کار کند. • الیه میان افزار( )Middlewareنرم افزاری است که روی هر کامپیوتر جهت فعال نمودن عملیات خوشه بندی نصب می شود. – ایجاد تصویری از یک سیستم یکپارچه – دسترسی باال و تعادل بار 23 سرویس ها و توابع الیه میان افزار • یک نقطه ورودی :یک کاربر می تواند سیستم را فعال کند. • یک سیستم فایل • یک نقطه کنترل :یک گره کنترل پیش فرض برای مدیریت • یک شبکه مجازی :هر گره می تواند به هر نقطه خوشه دسترسی داشته باشد • یک فضای حافظه :استفاده از مدیریت DSMجهت مدیریت حافظه اشتراکی دیسک. 24 سرویس ها و توابع الیه میان افزار • یک سیستم مدیریت کارها • یک رابط کاربر • یک فضای I/O • یک فضای حالت برای پروسس ها • مهاجرت پروسس ها جهت تعادل بار 25 مقایسه ی خوشه بندی و چندپردازنده ای • چندپردازندهای براحتی قابلیت مدیرUیت و پیکربندی هستند. • چندپردازنده ای فضای کمتر و انرژی کمتر مصرف می کند. • خوشه بندی براحتی قابل گسترش است. • دسترسی و قابلیت تحمل خرابی خوشه بندی باال است. 26 مثال های از خوشه بندی مثال α :1درصUد کUد برنامUه ای موازی اسUت کUه مUی توانUد روی nکامپیوتUر در یک خوشUه بUه طور موازی اجرا شود ،مابقUی کUد برنامUه ی فوق بایUد بUه صUورت ترتیبی روی یUک کامپیوتUر اجرا گردد .هUر پردازنده خوشUه دارای سUرعت x MIPSمی باشد. )MIPS (Million Instruction Per Second الUف) یUک رابطUه برای سUرعت مؤثUر برای اجرای ایUن برنامUه روی سUیستم خوشه بندی برحسب پارامترهای n ، αو xبدست آورید. ب)اگUر n=16و x=4 MIPSباشUد ،مقدار αرا برای آنکUه کارایUی سیستم خوشه بندی MIPS 40شود را بدست آورید. 27 مثال های از خوشه بندی 28 مثال های از خوشه بندی مثال :2یUک برنامUه کاربردی روی یUک خوشUه بUا 9کامپیوتUر اجرا می شود .زمان اجرایUی ایUن برنامUه TمUی باشد %25 .زمان Tبرای اجرای برنامUه ی فوق به طور همزمان روی 9کامپیوتUر صUرف مUی شود و مابقUی زمان مربوط بUه اجرای سUری آن روی یک کامپیوتر است. الUف) افزایUش سUرعت اجرای ایUن برنامUه روی سUیستم خوشUه بندی را نسUبت به اجرای آن روی یک کامپیوتر را بدست آورید. ب)در صد موازی αاین برنامه را بدست آورید ج) اگUر تعداد کامپیوترهای سUیستم خوشUه بندی را ار 9به 18افزایش دهیم ،افزایش سرعت را نسبت به کامپیوتر تکی بدست آورید. 29 مثال های از خوشه بندی 30 مثال های از خوشه بندی مثال :3قطعUه برنامUه ی زیUر روی یUک کامپیوتUر و بUه طور موازی روی یUک سیستم خوشه بندی با 32کامپیوتر اجرا می گردد. { )L1: for(I=1; I<=1024; I++ ‏L2: ;SUM[I]=0 ‏L3: )for(J=1; J<=I;J++ ‏L4: ;SUM[I]=SUM[I]+I ‏L5: } // end of for I دسUتورات L2و L4در دوسUیکل ماشین اجرا مUی شونUد و از باالسUری کنترل حلقه در دستورات L1 ، L3و L5صرفنظر می کنیم: 31 مثال های از خوشه بندی ادامه مثال :3 الUف) زمان اجرایUی کUل ایUن قطعUه برنامUه را روی یUک کامپیوتUر برحسب تعداد سیکل های ماشین بدست آورید. ب) اگUر حلقUه ی Iرا برای اجرای موازی روی 32کامپیوتUر سUیستم خوشUه بندی به ترتیبات 32:1برای کامپیوتUر 64:33 ،1برای کامپیوتر .......،2و 993:1024برای کامپیوتUر 32تقسUیم بندی کنیUم ،زمان اجرایUی آUن را برحسUب تعداد سیکل های ماشین بدست آورید .افزایش سرعت نسبت به کامپیوتر تکی چقدر خواهد شد. ج) در روش تقسUیم بندی حلقUه (الUف) بار محاسUباتی روی کامپیوتUر هUا متعادل نمی باشد .روشUی پیشنهاد دهیUد کUه تعادل بار روی کامپیوتUر هUا رعایUت شود .در این حالت زمان اجرایی و افزایش سرعت را بدست آورید. 32 مثال های از خوشه بندی 33 مثال های از خوشه بندی مثال :4 یUک قطعUه کUد روی یUک سUیستم تUک پردازنده ای AبUا زمان TثانیUه اجرا می شود. ایUن قطعUه کUد از دو قسUمت موازی و سUریال تشکیUل شده اسUت .قسUمت موازی این قطعUه کUد مUی توانUد روی یUک سUیستم خوشUه بندی چهار پردازنده ای با چهار پردازنده نوع AبUا چهار برابر سUرعت اجرا شود .چنUد درصUد قطعUه کUد فوق باید موازی باشUد ،تUا موقعUی کUه کUل قطعUه کUد فوق را روی سUیستم چهار پردازنده ای با چهار پردازنده نوع Aاجرا کنیUم ،افزایUش سUرعت دو برابری نسUبت بUه سUیستم تک پردازنده ای Aداشته باشیم. 34 مثال های از خوشه بندی 35