Планиране на ресурсите в паралелни компютърни системи

Планирането на ресурсите в паралелните компютърни системи обхваща два етапа:

• Етап 1 - групиране на изчислителните ресурси;

• Етап 2 - разпределение на задачите между в процесорите в рамките на една група;

Първият етап от планирането на изчислителните ресурси е необходим в мултипрограмен режим. Процесорите се разделят на групи като всяка група обработва една програма. Основният проблем при първия етап е да се определи броят на процесорите в рамките на отделните групи за всички изпълнявани програми по такъв начин, че да се постигнат максимална производителност и максимално оползотворяване на изчислителните ресурси. Това зависи от изчислителния системен товар както и от характеристиките на програмата, и по-точно колко ефективно тя може да оползотвори определен брой процесори.

При втория етап на планирането паралелните задачи в програмата се разпределят между процесорите в рамките на една група. Основната цел е постигането на минимално време за изпълнение. Конкретната схема за разпределяне на задачите между процесорите зависи от броя на процесорите в групата, топологията на вътрешносистемната комуникационна мрежа, както и причинно следствените връзки между задачите в програмата.

Основна архитектурна особеност на паралелните машини е, че те имат модулна структура с осигурена възможност за разпределяне на процесорите в групи. Групирането в процесорната мрежа трябва да бъде прозрачно за потребителя и неговата среда за програмиране. С оглед на тези изисквания са по- ефективни паралелните архитектури с разпределена памет. Архитектурите с обща памет имат своите предимства, но не допускат ефективно прегрупиране на изчислителните ресурси.

Вътрешносистемната комуникационна структура е ключов фактор при проектирането на паралелните компютри. Комуникационната структура трябва да бъде регулярна (модулна) за да осигури ефективно прегрупиране на процесорите, както и да има малък диаметър и малък брой на връзките.

Топология хиперкуб и нейните варианти са много популярни и са заложени в множество съвременни комерсиални паралелни компютри. Диаметърът на хиперкуб с N възела, както и неговата степен са O(Nlog₂N).

Ключовите фактори при паралелните компютърни архитектури са броят на процесорите, пропускателната способност на вътрешносистемната комуникационна мрежа, както и пропускателната способност на входно-изходния тракт.

С увеличаване на броя на процесорните елементи, проблемът за тяхното планиране става още по критичен. Аналогията с ефективното използване на паметта при еднопроцесорни системи показва, че дори при голям капацитет на паметта лошата стратегия за нейното разпределяне може да доведе до значителна деградация на системната произвордителност.