Федеральное агентство по образованию - Институт ...

вый — это создание комфортных условий для пользователя, цель которого
— изучение явления, а не работа с программными кодами. Пользователю
должны быть созданы условия для формирования своей задачи:
ввода определяющих параметров и, если это необходимо, создания своей
конфигурации схемы счета. Второй задачей является построение по
параметрам, введенным пользователем, исполняемого задания и запуск
расчета.
При проектировании схем обмена данными между модулями принимается
во внимание, что в каждом модуле описываются данные, которые
могут быть трех категорий: входные, выходные и внутренние (локальные).
Первые две категории имеют смысл вне модуля и потому
могут быть названы глобальными данными.
При проектировании программы следует иметь в виду, что на организацию
вычислительного процесса, на эффективность процессов обмена
данными самое непосредственное влияние оказывает аппаратура.
Особую роль играет проектирование использования памяти ЭВМ, которая
может иметь весьма сложную многоуровневую структуру. Так,
многопроцессорные вычислительные системы делятся на системы с распределенной
и с общей памятью. Одна из конфигураций суперкомпьютера
— кластер, представляющий собой сеть из многих процессоров,
у каждого из которых есть своя оперативная память. Эта распределенная
память доступна всем процессорам, но только через относительно
медленную соединительную шину, вследствие чего растут коммуникационные
потери и увеличивается время решения задачи. Альтернативная
архитектура ЭВМ предусматривает множество процессоров с одной
общей оперативной памятью. Такой компьютер имеет меньшие коммуникационные
потери при вычислениях, но его создание резко усложняется
и дорожает при увеличении числа процессоров. Отдельный процессор
может содержать несколько арифметических устройств (ядер)
со сверхбыстрыми регистрами памяти, на которых размещаются числа,
участвующие в арифметических операциях, а также очень быструю память
ограниченного объема (кэш). Конечно же, компьютер обязательно
содержит и дисковую (внешнюю) память, очень большую, но слишком
медленную, которая используется в процессе решения задачи только
при исключительном дефиците оперативной памяти, поскольку это катастрофически
снижает производительность расчетов.
Обмен данными должен быть оптимизирован и сведен до минимума
в силу того, что он требует больших дополнительных расходов процессорного
времени, каналов пересылки данных и т. п.
31