Dieses Dokument beinhaltet die Ausarbeitung „Parallele Rechnerarchitekturen“ für das Seminar „Spezielle Probleme der Netzwerkorganisation und des Datenschutzes“.
Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt bei den parallelen Rechnerarchitekturen.
Es wird dabei auf die Besonderheiten der einzelnen Architekturen eingegangen und an einzelnen ausgewählten Beispielen näher erklärt.
Darüber hinaus wird auf die Besonderheit bei der Programmierung für parallele Rechnerarchitekturen eingegangen.
Abschließend wird ein kleiner Ausblick auf die nächste Generation gemacht, welches mit einem Fazit zu den parallelen Rechnerarchitekturen abgerundet wird.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Entwurfskriterien für Rechnerarchitekturen
- Parallelrechner
- Taxonomie paralleler Computer
- Vorstellung der einzelnen Architekturen
- Erweiterung der Flynn Taxonomie
- Die Architektur des Speichersystems
- Kommunikationsmodelle und Verbindungsnetze
- MIMD Systeme im Detail
- Verbindungsnetze
- Vermittlung und Routing Algorithmen
- Vermittlungsstrategien
- Routing Algorithmus
- Parallele Programmierung
- Allgemeine Vorgehensweisen
- Codeaufteilung
- Datenaufteilung
- Datenkommunikation
- Fehlermöglichkeiten
- Zusammenfassung und Fazit
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit befasst sich mit parallelen Rechnerarchitekturen und ihren Besonderheiten. Sie beleuchtet die einzelnen Architekturen und erläutert sie anhand von ausgewählten Beispielen. Zudem werden Aspekte der Programmierung für parallele Rechnerarchitekturen behandelt.
- Entwurfskriterien für parallele Rechnerarchitekturen
- Taxonomie paralleler Rechnerarchitekturen
- Kommunikationsmodelle und Verbindungsnetze
- Vermittlungs- und Routing-Algorithmen
- Parallele Programmierung
Zusammenfassung der Kapitel
- Einleitung: Diese Einführung stellt die Bedeutung paralleler Rechnerarchitekturen in der heutigen Zeit heraus. Die Notwendigkeit für die Lösung komplexer Probleme und die steigende Rechenleistung durch Mehrprozessorsysteme werden erläutert. Die Arbeit konzentriert sich auf die Architektur von parallelen Rechnern und deren Entwurfskriterien.
- Entwurfskriterien für Rechnerarchitekturen: Dieser Abschnitt definiert den Begriff der Rechnerarchitektur und beschreibt ihre wichtigsten Bestandteile. Es werden Anforderungen an Rechnerarchitekturen, wie Ausfalltoleranz, Leistung, Erweiterbarkeit, Benutzerfreundlichkeit und Wartbarkeit, näher beleuchtet. Der Begriff der Parallelität wird eingeführt und mit der Funktionsweise von Parallelrechnern verknüpft.
- Taxonomie paralleler Computer: Hier werden die verschiedenen Architekturen paralleler Rechner vorgestellt und in die Flynn Taxonomie eingeordnet. Der Fokus liegt auf den Besonderheiten der einzelnen Architekturen.
- Die Architektur des Speichersystems: Dieser Abschnitt befasst sich mit der Architektur des Speichersystems in parallelen Rechnerarchitekturen.
- Kommunikationsmodelle und Verbindungsnetze: Hier werden Kommunikationsmodelle und Verbindungsnetze in parallelen Rechnerarchitekturen, insbesondere MIMD Systeme und ihre Verbindungsnetze, detailliert erklärt.
- Vermittlung und Routing Algorithmen: Dieser Abschnitt befasst sich mit Vermittlungsstrategien und Routing Algorithmen in parallelen Rechnerarchitekturen.
- Parallele Programmierung: Dieser Teil beschäftigt sich mit den spezifischen Aspekten der Programmierung für parallele Rechnerarchitekturen. Die Kapitel behandeln allgemeine Vorgehensweisen, Codeaufteilung, Datenaufteilung, Datenkommunikation und Fehlermöglichkeiten.
Schlüsselwörter
Parallele Rechnerarchitekturen, Mehrprozessorsysteme, Flynn Taxonomie, MIMD, Kommunikationsmodelle, Verbindungsnetze, Vermittlung, Routing, Parallele Programmierung, Codeaufteilung, Datenaufteilung, Datenkommunikation, Fehlermöglichkeiten.
Häufig gestellte Fragen
Was ist die Flynn-Taxonomie?
Die Flynn-Taxonomie ist eine Klassifizierung von Rechnerarchitekturen basierend auf der Anzahl der Instruktions- und Datenströme (z. B. SISD, SIMD, MIMD).
Was unterscheidet MIMD-Systeme von anderen Architekturen?
MIMD (Multiple Instruction, Multiple Data) bedeutet, dass mehrere Prozessoren gleichzeitig unterschiedliche Befehle auf unterschiedlichen Daten ausführen, was sie sehr flexibel für komplexe Aufgaben macht.
Welche Rolle spielen Verbindungsnetze bei Parallelrechnern?
Verbindungsnetze bestimmen, wie effizient Prozessoren und Speichermodule miteinander kommunizieren können, was entscheidend für die Gesamtleistung des Systems ist.
Was sind die größten Herausforderungen bei der parallelen Programmierung?
Herausforderungen sind die korrekte Aufteilung von Code und Daten, die Synchronisation der Kommunikation zwischen Prozessoren und die Vermeidung von Fehlern wie Deadlocks.
Was versteht man unter Routing-Algorithmen in diesem Kontext?
Routing-Algorithmen legen den Pfad fest, den Datenpakete innerhalb des Verbindungsnetzes nehmen, um von einem Knoten zum anderen zu gelangen.
- Quote paper
- Ralf Kriese (Author), 2005, Parallele Rechnerarchitekturen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/83003
