Asynchrone Iterationsverfahren auf Parallelrechnern mit verteiltem Speicher: Simulationsuntersuchungen
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Jülich
Forschungszentrum Jülich GmbH, Zentralbibliothek
1993
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| Schriftenreihe: | Forschungszentrum <Jülich>: Berichte des Forschungszentrums Jülich
2830 |
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INHALTSVERZEICHNIS
1.0
EINLEITUNG
.
1
2.0
PARALLELRECHNER
.
5
2.1
VON
NEUMANN-RECHNER
.
5
2.2
KLASSIFIZIERUNG
NACH
FLYNN
.
5
2.3
SPEICHERKONZEPTE
.
7
2.3.1
GLOBALER
SPEICHER
.
7
2.3.2
VERTEILTER
SPEICHER
.
8
2.3.3
MISCHFORMEN
ZWISCHEN
GLOBALEM
UND
VERTEILTEM
SPEICHER
.
9
2.4
KOMMUNIKATIONSNETZWERKE
.
9
2.4.1
PAKET
UND
LEITUNGSVERMITTLUNG
.
10
2.4.2
BUSSE,
GESCHALTETE
UND
FESTVERDRAHTETE
NETZWERKE
.
10
2.4.3
KOMMUNIKATIONSZEITEN
.
11
3.0
HYPERCUBES
UND
FAT-TREES
.
13
3.1
TOPOLOGIE
.
13
3.1.1
HYPERCUBES
.
13
3.1.2
FAT-TREES
.
14
3.1.3
ABWANDLUNGEN
.
14
3.1.3.1
INDIREKTE
HYPERCUBES
.
14
3.1.3.2
HIERARCHISCHE
INDIREKTE
HYPERCUBES
.
15
3.1.3.3
FAT-TREES
MIT
VEREINFACHTEN
VERMITTLUNGSKNOTEN
.
16
3.1.3.4
ZENTRALISIERTE
HYPERCUBES
.
17
3.2
HARDWARE-AUFWAND
.
19
3.3
SYMMETRIE
.
20
3.4
UNTER
STRUKTUREN
.
21
3.5
ROUTING
.
22
3.5.1
ROUTING
IM
HYPERCUBE
.
22
3.5.2
ROUTING
IM
ZENTRALISIERTEN
HYPERCUBE
.
23
3.5.3
ROUTING
IN
INDIREKTEN
HYPERCUBES
.
24
3.5.4
ROUTING
IM
FAT-TREE
.
24
3.6
ZUORDNUNG
VON
VERBINDUNGEN
UND
UEBERTRAGUNGSWEGEN
.
25
3.6.1
KOMMUNIKATIONSWEGE
IN
DIREKTEN
UND
INDIREKTEN
HYPERCUBES
.
25
3.6.2
KOMMUNIKATIONSWEGE
IN
ZENTRALISIERTEN
HYPERCUBES
.
26
3.6.3
KOMMUNIKATIONSWEGE
IN
FAT-TREES
.
27
4.0
PARALLELE
ALGORITHMEN
.
29
4.1
KOMMUNIKATION
UND
SYNCHRONISATION
.
29
4.1.1
GEMEINSAME
VARIABLE
.
29
4.1.2
NACHRICHTEN
.
30
4.2
PARTITIONIERUNG
.
30
4.2.1
GRANULARITAET
.
30
4.2.2
DATENFLUSS
.
31
4.2.2.1
DATENFLUSSANALYSE
.
31
4.2.2.2
DATENFLUSSGRAPH
.
31
4.2.3
PARTITIONIERUNG
DES
PROBLEMRAUMS
.
32
4.3
SCHEDULING
UND
MAPPING
.
33
4.3.1
GRAY-CODES
.
34
4.3.2
ITERATIVE
MAPPING-VERFAHREN
.
35
4.3.3
BEWERTUNG
EINES
MAPPING
.
36
4.3.3.1
ANZAHL
DIREKTER
VERBINDUNGEN
.
36
4.3.3.2
PRODUKT
AUS
KOMMUNIKATIONSAUFKOMMEN
UND
ENTFERNUNG
.
36
4.3.3.3
SIMULIERTE
KOMMUNIKATIONSZEIT
.
36
4.3.3.4
BELASTUNG
DER
VERBINDUNGEN
.
37
4.4
LEISTUNGSASPEKTE
PARALLELER
ALGORITHMEN
.
38
4.4.1
KOMPLEXITAET
.
38
4.4.2
SPEEDUP
UND
EFFIZIENZ
.
38
4.4.3
AMDAHL'S
LAW
.
39
5.0
ITERATIONSVERFAHREN
.
41
5.1
SYNCHRONE
ITERATIONSVERFAHREN
.
41
5.2
ASYNCHRONE
ITERATIONSVERFAHREN
.
43
5.3
KONVERGENZ
ASYNCHRONER
ITERATIONSVERFAHREN
.
47
5.4
ASYNCHRONE
ITERATIONSVERFAHREN
FIIR
LINEARE
GLEICHUNGSSYSTEME
.
49
5.4.1
JACOBI-ITERATION
.
50
5.4.2
JACOBI-UEBER
BZW.
UNTERRELAXATION
.
51
6.0
IMPLEMENTIERUNG
ASYNCHRONER
ITERATIONSVERFAHREN
.
53
6.1
ASYNCHRONE
ALGORITHMEN
.
53
6.1.1
PROBLEM-HEAP-ALGORITHMEN
.
53
6.1.2
ASYNCHRONE
KOMMUNIZIERENDE
SEQUENTIELLE
PROZESSE
.
54
6.2
ASYNCHRONE
ITERATIONSVERFAHREN
MIT
PROBLEM-HEAP
.
55
6.3
ASYNCHRONE
ITERATIONSVERFAHREN
ALS
KOMMUNIZIERENDE
SEQUENTIELLE
PROZESSE
.
.
56
6.4
TERMINIERUNG
ASYNCHRONER
ITERATIONSVERFAHREN
.
57
7.0
IMPLEMENTIERUNG
DER
SIMULATION
.
61
7.1
SIMULATIONSVERFAHREN
.
61
7.2
SIMULATION
DER
ITERATIONSSCHRITTE
.
63
7.3
SIMULIERTE
KOMMUNIKATION
.
64
7.4
TESTPROBLEME
.
65
7.4.1
TESTMATRIZEN
.
65
7.4.2
RECHTE
SEITE
UND
STARTVEKTOR
.
67
7.4.3
TERMINIERUNG
.
67
7.4.4
STANDARDEINSTELLUNG
DER
SIMULATIONSPARAMETER
.
68
8.0
SIMULATION
UNTERSCHIEDLICHER
RECHENZEITEN
.
71
8.1
STATISTISCHE
SCHWANKUNGEN
DER
RECHENZEITEN
.
71
8.1.1
AUSFUHRUNGSZEIT
.
71
8.1.2
BENOETIGTE
ITERATIONSSCHRITTE
.
74
8.2
UNGLEICHE
LASTVERTEILUNG
.
77
8.2.1
LOESUNGSFORTSCHRITT
BEI
UNGLEICHER
LASTVERTEILUNG
.
78
8.2.2
AUSFUHRUNGSZEITEN
SYNCHRONER
UND
ASYNCHRONER
VERFAHREN
.
81
IV
9.0
SIMULATIONSEXPERIMENTE
ZU
DEN
KOMMUNIKATIONSZEITEN
.87
9.1
STARTUP-ZEITEN
.
87
9.2
UEBERTRAGUNGSZEITEN
.
90
9.2.1
LOESUNGSFORTSCHRITTBEILANGENUEBERTRAGUNGSZEITEN
.90
9.2.2
AUSFILHRUNGSZEITEN
UND
BENOETIGTE
KOMPONENTENITERATIONEN
.
92
9.2.3
RECHEN
UND
IDLE-ZEITEN
.
94
9.2.4
REIHENFOLGE
DER
KOMPONENTENITERATIONEN
.
97
9.3
EMPFANGSZEITEN
.
99
9.4
VERGLEICH
SYNCHRONER
UND
ASYNCHRONER
VERFAHREN
.
104
10.0
STEUERUNG
DES
KOMMUNIKATIONSAUFKOMMENS
.
109
10.1
MOTIVATION
ZUR
STEUERUNG
DES
KOMMUNIKATIONSAUFKOMMENS
.
109
10.2
LOESUNGSFORTSCHRITT
BEI
REDUZIERTER
KOMMUNIKATION
.
110
10.3
STEUERUNGSVERFAHREN
.
113
10.3.1
FESTE
ZUORDNUNG
VON
KOMMUNIKATIONS-UND
RECHENSCHRITTEN
.
113
10.3.2
ZUFALLSGESTEUERTE
BESTIMMUNG
DER
KOMMUNIKATIONSSCHRITTE
.
114
10.3.3
ZUFALLSGESTEUERTE
BESTIMMUNG
DER
KOMMUNIKATIONSINTERVALLE
.
114
10.3.4
ASYNCHRON
RECHNEN
-
SYNCHRON
KOMMUNIZIEREN
.
115
10.4
SIMULATIONSEXPERIMENTE
ZUR
KOMMUNIKATIONSSTEUERUNG
.
116
10.4.1
LOKALE
TERMINIERUNG
BEI
REDUZIERTER
KOMMUNIKATION
.
116
10.4.2
VERSCHIEDENE
VERFAHREN
ZUR
KOMMUNIKATIONSSTEUERUNG
.
117
10.4.3
AUSFILHRUNGSZEITEN
BEI
REDUZIERTER
KOMMUNIKATION
.
118
10.5
KOPPLUNGSABHAENGIGE
KOMMUNIKATIONSSTEUERUNG
.
123
10.5.1
EINSTELLUNG
DER
KOMMUNIKATIONSHAEUFIGKEITEN
.
124
10.5.2
KOMMUNIKATIONSHAEUFIGKEITEN
BEI
LINEAREN
GLEICHUNGSSYSTEMEN
.
125
10.5.3
AUSFILHRUNGSZEITEN
BEI
KOPPLUNGSABHAENGIGER
KOMMUNIKATIONSSTEUERUNG
125
10.5.3.1
AUSFILHRUNGSZEITEN
OHNE
KOMMUNIKATIONSZEITEN
.
126
10.5.3.2
AUSFILHRUNGSZEITEN
MIT
KOMMUNIKATIONS-STARTUP-ZEITEN
.
128
10.5.3.3
AUSFILHRUNGSZEITEN
MIT
EMPFANGSZEITEN
.
128
10.6
WEGABHAENGIGE
KOMMUNIKATIONSSTEUERUNG
.
131
11.0
INKREMENTELLE
UPDATE-BERECHNUNG
.
133
11.1
HERLEITUNG
DER
INKREMENTELLEN
UPDATE-BERECHNUNG
.
133
11.2
SIMULATIONSEXPERIMENTE
ZUR
INKREMENTELLEN
UPDATE-BERECHNUNG
.
134
12.0
SIMULATION
VERSCHIEDENER
KOMMUNIKATIONSNETZWERKE
.
137
12.1
VOLLBESETZTE
TESTMATRIZEN
.
137
12.1.1
BENOETIGTE
ZEILENITERATIONEN
.
137
12.1.2
SPEEDUP
.
140
12.2
GITTERMATRIZEN
.
140
12.2.1
BENOETIGTE
ZEILENITERATIONEN
.
141
12.2.2
SPEEDUP
.
142
12.3
TRIDIAGONALMATRIZEN
.
143
12.3.1
BENOETIGTE
ZEILENITERATIONEN
.
143
12.3.2
SPEEDUP
.
144
13.0
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
.
147
13.1
VERGLEICH
SYNCHRONER
UND
ASYNCHRONER
ALGORITHMEN
.
147
V
13.2
SPEZIELLE
OPTIMIERUNGEN
FUER
ASYNCHRONE
ITERATIONSVERFAHREN
.
149
13.3
WERKZEUGE
ZUR
IMPLEMENTIERUNG
ASYNCHRONER
ALGORITHMEN
.
150
14.0
LITERATUR
.
153
VI |
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| author | Zschocke, Johanna |
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