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Rechnerarchitektur > Parallelrechner > Flashcards

Parallelrechner Flashcards

Vorlesungsfolien

1
Q

Schnellere Rechner

Was sind die Nachteile einer erhöhten CPU-Frequenz?

A

Erhöhte Abwärme, höherer Energieverbrauch und verstärkte Leckströme.

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2
Q

Schnellere Rechner

Warum ist die Integration von zwei CPUs auf einem Chip nicht effizient?

A

Obwohl die Chipfläche verdoppelt wird, ist der Leistungsgewinn deutlich geringer.

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3
Q

Schnellere Rechner

Welche Vorteile bieten Coprozessoren?

A

Sie sind spezialisiert für bestimmte Aufgaben wie 3D-Grafik und Videoverarbeitung.

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4
Q

Schnellere Rechner

Was sind die Herausforderungen bei der Nutzung von mehr Recheneinheiten auf einer CPU?

A

Die CPU muss in der Lage sein, all diese Einheiten parallel mit Arbeit zu versorgen.

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5
Q

Schnellere Rechner

Welche Probleme treten bei längeren Pipelines auf?

A

Falsch vorhergesagte Sprünge werden problematischer und es macht nur Sinn, wenn gleichzeitig die CPU-Frequenz erhöht wird​.

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6
Q

On-Chip Multithreading

Was ist On-Chip Multithreading?

A

Es ermöglicht der CPU, sich einem anderen Thread zuzuwenden, wenn ein Thread nicht weiter kann, was zu einer besseren Auslastung der Einheiten führt​.

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7
Q

Architekturen für Parallelrechner

Welche Arten von Architekturen gibt es für Parallelrechner?

A

On-chip parallelism, Coprozessor, Multiprozessor, Multicomputer und Grid​

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8
Q

Taxonomie für Parallelrechner

Was umfasst die Taxonomie von Parallelrechnern?

A

Eine Klassifikation der verschiedenen Arten von Parallelrechnern, die ihre Struktur und Kommunikation beschreibt​.

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9
Q

Multiprozessorsysteme

Was sind die Merkmale von Multiprozessorsystemen?

A

Alle Prozessoren greifen auf denselben Hauptspeicher zu und werden von einer Betriebssysteminstanz verwaltet​.

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10
Q

Multiprozessorsysteme

Was sind die Vorteile von Multiprozessorsystemen?

A

Sie sind einfach zu programmieren und sogar für den Hausgebrauch geeignet​.

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11
Q

Multiprozessorsysteme

Was sind die Nachteile von Multiprozessorsystemen?

A

Sie skalieren nicht besonders gut und der Hauptspeicher ist schon bei einer CPU langsam. Viele CPUs an einem Hauptspeicherbus sind kompliziert.

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12
Q

Multiprozessorsysteme

Welche Varianten von Multiprozessorsystemen gibt es?

A

Es gibt homogene Systeme (z.B. PCs mit mehreren Prozessoren) und heterogene Systeme (z.B. Sony Playstation 3 mit Cell Prozessor).

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13
Q

Multiprozessorsysteme

Was sind homogene Multiprozessorsysteme?

A

Systeme, bei denen alle Prozessoren auf einem Chip identisch sind, z.B. ein Chip mit mehreren Pipelines oder mehreren Cores​.

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14
Q

Multiprozessorsysteme

Was sind heterogene Multiprozessorsysteme?

A

Systeme, die verschiedene Arten von Prozessoren auf einem Chip kombinieren, z.B. DVD-Player oder Netzwerkprozessoren​.

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15
Q

Multicomputersysteme

Was sind die Merkmale von Multicomputersystemen?

A
  • Kein gemeinsamer Speicher
  • Kommunikation über Nachrichtenaustausch
  • Jede CPU wird von einer eigenen Betriebssysteminstanz gesteuert​.
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16
Q

Multicomputersysteme

Was sind die Vorteile von Multicomputersystemen?

A

Sie skalieren bis zu vielen tausend CPUs und finden Anwendung im wissenschaftlichen Rechnen.

17
Q

Multicomputersysteme

Was sind die Nachteile von Multicomputersystemen?

A

Die Programmierung ist anspruchsvoller, da die Kommunikation nur über Nachrichtenaustausch erfolgt, und die Administration ist schwieriger​.

18
Q

Gemeinsamer Hauptspeicher und Konsistenzmodelle

Was ist das Problem bei der Konsistenz im gemeinsamen Hauptspeicher?

A

Mehrere Prozessoren schreiben dasselbe Byte, und es ist unklar, welcher Prozessor zuletzt schreibt.

19
Q

Gemeinsamer Hauptspeicher und Konsistenzmodelle

Was bedeutet strikte Konsistenz?

A

Alle Schreib- und Leseoperationen passieren zu einem Zeitpunkt und alle Prozessoren sehen die gleiche Reihenfolge der Operationen, was schwierig zu implementieren ist​.

20
Q

Gemeinsamer Hauptspeicher und Konsistenzmodelle

Was ist sequentielle Konsistenz?

A

Die Reihenfolge von Operationen einer einzelnen CPU wird beibehalten, und alle CPUs sehen global dieselbe Reihenfolge. Die Wahl des Zeitpunktes einer Operation ist jedoch zufällig​.

21
Q

Gemeinsamer Hauptspeicher und Konsistenzmodelle

Was ist Prozessor-Konsistenz?

A

Operationen eines Prozessors werden von allen anderen Prozessoren in derselben Reihenfolge gesehen, aber jeder Prozessor kann eine andere globale Verzahnung der lokalen Reihenfolgen sehen​.

22
Q

Gemeinsamer Hauptspeicher und Konsistenzmodelle

Was ist schwache Konsistenz?

A

Es gibt keine Garantien für die Reihenfolge von Operationen, es sei denn, es wird explizit eine Synchronisation durchgeführt. Jede CPU kann eine andere Reihenfolge von Operationen beobachten.

23
Q

MPPs – Massively Parallel Processors

Was ist ein MPP (Massively Parallel Processor)?

A

Ein MPP ist eine Architektur für Superrechner, die viele Standard-PC-Prozessoren und proprietäre, schnelle Kommunikationstechnologie kombiniert, um wissenschaftliche Simulationen und andere komplexe Aufgaben durchzuführen​.

24
Q

MPPs – Massively Parallel Processors

Welche Prozessoren werden in MPPs verwendet?

A

Standard PC Prozessoren wie Pentium, Xeon, UltraSPARC und PowerPC.

25
Q

MPPs – Massively Parallel Processors

Was sind die Vorteile der proprietären Kommunikationstechnologie in MPPs?

A

Sie ist schneller als normale Netzwerke, aber auch vergleichsweise teuer und erfordert spezielle Softwarebibliotheken für die Nachrichtenübertragung​.

26
Q

Cluster

Was sind Cluster in Bezug auf Parallelrechner?

A

Cluster sind Multicomputer, die aus vielen PCs bestehen, die über ein Netzwerk miteinander verbunden sind.

27
Q

Cluster

Was sind die Vorteile von Clustern?

A

Verwendung von Standardteilen, geringe Kosten, einfacher Aufbau und Verfügbarkeit spezieller Linux-Versionen​.

28
Q

Cluster

Was sind die Nachteile von Clustern?

A

PCs und Netzwerke sind nicht so effizient wie speziell entwickelte MPP-Bauteile, was zu geringerer Geschwindigkeit führt​.

29
Q

Cluster

Wie verwendet Google Cluster?

A

Google verwendet Cluster zur Verarbeitung von Suchanfragen, wobei viele PCs parallel arbeiten, um die Anfragen effizient zu bearbeiten​.

30
Q

Topologien für Multicomputer-Netze

Welche Topologien gibt es für Multicomputer-Netze?

A

Star, Complete Interconnect, Tree, Ring, Grid, Double Torus, Cube und 4D Hypercube

Rechnerarchitektur (17 decks)

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