Контрольная физика задачи 19 и 29. Учебная работа № 188768

Учебная работа № 188768. Контрольная физика задачи 19 и 29

Выдержка из похожей работы

…….

Изучение возможностей массивно-параллельных вычислений в применении к задачам математической физики

…..1 Массивно-параллельный расчёт
амплитуд
.2 Оценка выигрыша во времени
Заключение
Список использованных источников
Приложение
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время круг научных задач, требующих
использования значительных вычислительных ресурсов для своего решения, все
время расширяется, и в первую очередь это связано с тем, что сама организация
научных исследований претерпела существенные изменения в сторону увеличения
масштабности экспериментов и количества обрабатываемых данных. А, как известно,
чем масштабнее поставленная задача, тем мощнее должны быть вычислительные
ресурсы, которые используются для работы над ней.
Одной из главных характеристик любого
вычислительного устройства является его быстродействие. Для оценки
производительности компьютеров обычно используется единица flops
(от английского Floating Point
Operations per
Second), показывающая количество операций с плавающей запятой в секунду,
которое выполняет оцениваемая вычислительная система.
Однако, как правило, производительность всей
системы сильно зависит от типа выполняемой задачи. Значительно снижают
вычислительную мощность такие операции, как обмен данных между элементами
вычислительной системы и также частое обращение к памяти. Поэтому для оценки
производительности вводится новое понятие — пиковая вычислительная мощность —
теоретическое максимальное количество операций над данными типа float
в секунду, которое способно произвести данное устройство.
Сегодня принято относить к суперкомпьютерам
системы с пиковой мощностью более 10 Терафлопс (среднестатистический
современный персональный компьютер несёт в себе производительность порядка 0.1
Терафлопс). На самом деле реальное быстродействие всегда оказывается заметно
ниже пикового /2/.
Для персонального компьютера быстродействие
обычно напрямую связано с тактовой частотой центрального процессора (CPU).
Однако если внимательно изучить динамику роста частоты CPU, то нетрудно
заметить, что в последние годы скорость роста частоты существенно снизилась, но
зато появилась новая тенденция — создание многоядерных процессоров и систем и
увеличение числа ядер в процессоре. В первую очередь это связано с
ограничениями технологии производства микросхем, но немалую роль играет и тот
факт, что энергопотребление устройства, а значит и количество выделяемого им
тепла, пропорционально четвертой степени частоты. Таким образом, увеличивая
тактовую частоту всего лишь вдвое, мы тем самым увеличиваем тепловыделение в
шестнадцать раз. До сих пор с этим удавалось справляться за счет уменьшения
размеров отдельных элементов микросхем, однако существуют серьезные препятствия
для дальнейшей миниатюризации (в частности, миниатюризация ограничена
минимальными контролируемыми размерами топологии фотоповторителя).
Кроме того, для некоторых задач последовательные
архитектуры обработки становятся неэффективными при увеличении тактовой частоты
в связи с существованием так называемого «фон-неймановского узкого места» в
канале пересылки данных между центральным процессором и памятью, что ведёт к ограничению
производительности при последовательном потоке вычислений /6/.
Поэтому сейчас рост быстродейств…