Κατανεμημένα Συστήματα

Transcript

1 Κατανεμημένα Συστήματα Σημειώσεις εργαστηρίου Μέρος 2ο - Lab#4, Κατανεμημένα Συστήματα Νεβράντζας Βάιος-Γερμανός Λάρισα, Φεβρουάριος 2013

2 Με ρος 2ο-Lab4, σελίδα 1 Περίληψη Στο 2ο μέρος του εργαστηριακού μαθήματος θα ασχοληθούμε με θέματα των κατανεμημένων συστημάτων, θεωρητικά και πρακτικά. Τα μαθήματα θα περιλαμβάνουν κάποιες εισαγωγικές έννοιες, ασκήσεις εργαστηρίου και ασκήσεις homework. Αναλυτικά: Έννοιες μαθήματος Ασκήσεις εργαστηρίου Homework

3 Με ρος 2ο-Lab4, σελίδα 2 Notes Έννοιες μαθήματος Στο συγκεκριμένο μέρος των σημιεώσεων θα αναλύουμε τις έννοιες που θα συναντήσουμε τόσο στις ασκήσεις εργαστηρίου όσο και στα homeworks. CPU, πυρήνες και νήματα Η CPU είναι η κεντρική μονάδα επεξεργασίας ενός υπολογιστή. Παλιά, όλοι οι υπολογιστές αποτελούνταν από έναν και μόνο επεξεργαστή. Στην εποχή μας, ο κάθε επεξεργαστής αποτελείται από πολλούς πυρήνες. Πυρήνας είναι μία αυτόνομη μονάδα επεξεργασίας, ενώ ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα περιλαμβάνει πολλούς πυρήνες μαζί (4,6 ή 8+), συνδεδεμένους με εσωτερικό δίαυλο. Νήμα είναι η μικρότερη ακολουθία προγραμματισμένων εντολών που μπορεί να διαχειρισθεί ανεξάρτητα από το λειτουργικό σύστημα (ελαφριά διεργασία). Διάγραμμα αρχιτεκτονικής ενός επεξεργαστή Πρόκειται για ένα διάγραμμα το οποίο περιγράφει τη δομή ενός επεξεργαστή. Αναλυτικότερα, αναπτύσσει τα ακριβή χαρακτηριστικά λειτουργίας του όπως η τάση, η ισχύς και η συχνότητα. Thermal Design Power (TDP) Η τιμή TDP (ενέργεια θερμικού σημείου) αναπαριστά τη μέγιστη ποσότητα ενέργειας που μπορεί να διαχειριστεί το ψυκτικό σύστημα ενός επεξεργαστή κάτω από κανονικές συνθήκες. Μετριέται σε Watts.

4 Με ρος 2ο-Lab4, σελίδα 3 Κόστος λειτουργίας ενός επεξεργαστή Το κόστος λειτουργίας ενός επεξεργαστή δίνεται από τον τύπο: ΚόστοςΛειτουργίας = (Watts*ΏρεςΛειτουργίας/1000)*ΚόστοςΚιλοβατώρας Ασκήσεις εργαστηρίου Οι ασκήσεις εργαστηρίου θα γίνονται την ώρα του μαθήματος. Οι φοιτητές θα πρέπει να τις λύνουν στον υπολογιστή τους (ή στο χαρτί) με τη σειρά, να τις αποθηκεύουν και να τις χρησιμοποιούν ως προεργασία για την επίλυση των Homeworks. #1 Αναζητήστε το διάγραμμα αρχιτεκτονικής του επεξεργαστή σας (ή κάποιου συμφοιτητή σας) στο διαδίκτυο, μελετήστε και σημειώστε ποια από τα χαρακτηριστικά παράλληλης επεξεργασίας υποστηρίζει: bit παραλληλισμού: ταυτόχρονη εκτέλεση πράξεων σε ομοειδή δεδομένα pipelining (διοχέτευση): παραλληλισμός επιπέδου εντολής, πέρασμα δεδομένων από μία εντολή σε άλλη υπερβαθμωτή αρχιτεκτονική (superscalar): εκτέλεση πολλών εντολών σε κάθε κύκλο ρολογιού κρυφή μνήμη (cache) multithreading (πολυνημάτωση): τεχνική στην οποία µια διεργασία χωρίζεται σε νήµατα τα οποία µπορούν να εκτελούνται ταυτόχρονα. επιτάχυνση γραφικών

5 Με ρος 2ο-Lab4, σελίδα 4 εντολές SingleInstructionMultipleData (SIMD) hyperthreading (υπερνημάτωση): κάθε πυρήνας γίνεται αντιληπτός από το λειτουργικό σύστημα ως δυο λογικοί/φανταστικοί πυρήνες (συγκεκριμένα ένας πραγματικός επεξεργαστικός πυρήνας και ένας επιπλέον "λογικός") #2 Πρόγραμμα σε Python Το πρόγραμμα θα υπολογίζει το κόστος λειτουργίας ενός επεξεργαστή για κάποιο χρονικό διάστημα. Ο χρήστης θα πρέπει να περνά στο πρόγραμμα τις ώρες λειτουργίας του επεξεργαστή, το κόστος της κιλοβατώρας και το Thermal Design Power σε Watts ενώ το πρόγραμμα θα εκτυπώνει το συνολικό κόστος σε ευρώ. Homeworks Τα homeworks είναι υποχρεωτικά για όλους τους φοιτητές που παρακολουθούν το εργαστηριακό μάθημα και θα πρέπει να στέλνονται ηλεκτρονικά σε.zip μορφή μέσω της πλατφόρμας του E-Class. #1 Αναζητήστε πληροφορίες για το ακριβές μοντέλο της κεντρικής μονάδας επεξεργασίας του υπολογιστή σας και απαντήστε στα παρακάτω ερωτήματα: 1. Πόσους πυρήνες διαθέτει; 2. Πόσα νήματα μπορεί να εκτελέσει ταυτόχρονα; Επιπλέον, απαντήστε στα ερωτήματα της 1ης άσκησης του εργαστηριακού μαθήματος. Συνοδευτικά, επισυνάψτε το διάγραμμα αρχιτεκτονικής του επεξεργαστή σας.

6 Με ρος 2ο-Lab4, σελίδα 5 #2 Αναζητήστε το διάγραμμα αρχιτεκτονικής του επεξεργαστή σας, τεχνικά εγχειρίδια (technical data sheets) και σημιεώστε τα ακόλουθα μεγέθη: 1. Ποια η τάση του επεξεργαστή; 2. Ποια η ισχύς σε TDP; 3. Ποια η συχνότητά του; #3 Επαυξήστε το πρόγραμμα που γράψατε στο εργαστήριο με τα εξής: οι ώρες λειτουργίας να παράγονται τυχαία στο διάστημα [0,8640] ο χρήστης να διαλέγει έναν από τους παρακάτω επεξεργαστές: Intel Core i7-920 AMD Phenom II X6 1100T (Thuban) VIA Nano U2300 Το πρόγραμμά σας θα πρέπει να έχει αποθηκευμένες τις τιμές TDP των παραπάνω επεξεργαστών σε ένα λεξικό.