Повышение производительности гетерогенных компьютерных систем обработки данных : монография (1700,00 руб.)

Стр.3

Стр.4

Стр.5

УДК 004.021 ББК 32.972.11 К61 Рецензенты: ФГБОУ ВО Московский технологический университет, д-р техн. наук, профессор; Пащенко Д. В. — зав. кафедрой «Вычислительной техники» ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет», д-р техн. наук, профессор Петров А. Б. — зав. кафедрой «Корпоративных информационных систем» Б73 Колпаков, А. А. Повышение производительности гетерогенных компьютерных систем обработки данных: монография / А. А. Колпаков, Ю. А. Кропотов — Москва ; Берлин : Директ-Медиа, 2019. — 121 с. ISBN 978-5-4475-8156-5 Монография посвящена методам, алгоритмам и программным структурам повышения производительности вычислений гетерогенных компьютерных систем обработки данных. Исследуются вопросы оценки времени выполнения алгоритмов, вопросы разработки алгоритмов декомпозиции задач на этапы, исследуются вопросы кэширования данных и принятия решений о переносе вычислений на графический процессор. Рассматривается метод проектирования программного обеспечения гетерогенных компьютерных систем. Приводятся результаты экспериментальных исследований и методы тестирования разработанного программного обеспечения. Монография предназначена для инженеров и аспирантов, специализирующихся в области проектирования вычислительных систем и разработки программных структур параллельных и распределенных вычислений, а также для студентов соответствующих специальностей. Текст печатается в авторской редакции УДК 004.021 ББК 32.972.11 ISBN 978-5-4475-8156-5 © Колпаков А. А., Кропотов Ю. А. текст, 2019 © Издательство «Директ-Медиа», оформление 2019

Стр.3

ОГЛАВЛЕНИЕ Введение ................................................................................................................................. 5 Глава 1 Методы повышения производительности вычислительных процессов в компьютерных системах обработки данных ............................................................................................................ 7 1.1 Структура производительных многопроцессорных вычислительных систем ......................................................................................... 7 1.2 Аналитические модели параллельных вычислений .................. 14 1.3 Математические методы анализа и обработки данных ........... 19 1.4 Структурные методы повышения производительности вычислительных систем ...................................................................................... 25 1.5 Выводы и постановка задачи исследований ................................... 31 Глава 2 Модели параллельных вычислений с использованием специализированных вычислительных модулей ..................................... 33 2.1 Многоканальная система обработки дискретных последовательностей ............................................................................................. 33 2.2. Исследование ускорения вычислений в системе из специализированных вычислительных модулей.......................... 37 2.3 Исследование и разработка структурной схемы архитектуры гетерогенной системы «CPU-GPU» .................................. 42 2.4 Модель PRAM с учетом архитектуры гетерогенной системы «CPU-GPU» ................................................................................................. 44 2.5 Выводы .................................................................................................................... 46 Глава 3 Алгоритмы повышения производительности вычислений в гетерогенных многопроцессорных вычислительных компьютерных системах ................................................... 47 3.1 Алгоритм повышения производительности гетерогенной многопроцессорной системы............................................ 47 3.2 Методы и алгоритмы декомпозиции задачи при выполнении параллельных вычислений в гетерогенной многопроцессорной вычислительной системе ..................................... 49 3

Стр.4

3.3 Методы уменьшения времени выполнения алгоритма путем уменьшения потока данных между оперативной памятью и GRAM ....................................................................................................... 54 3.4 Алгоритм принятия решения о переносе вычислений на графический процессор и использовании кэширования данных ............................................................................................................................. 55 3.5 Выводы .................................................................................................................... 61 Глава 4 Программное обеспечение гетерогенных компьютерных систем и структуры систем обработки данных ......... 62 4.1 Технологии программирования графических процессоров .................................................................................................................. 62 4.1.1 Программирование графического процессора на основе вершинных и пиксельных программ .............................. 62 4.1.2. Программирование графического процессора на основе библиотеки CUDA ......................................................................... 64 4.1.3 Программирование графического процессора на основе библиотеки OpenCL .................................................................... 67 4.2 Разработка и исследование структурной схемы программного обеспечения гетерогенной компьютерной системы обработки данных ............................................................................... 73 4.3 Разработка модуля обработки программного кода .................... 75 4.4 Экспериментальная оценка эффективности работы алгоритма повышения производительности гетерогенной компьютерной системы ....................................................................................... 92 4.5 Алгоритм обработки данных и аудио-видео информации в микропроцессорной вычислительной системе с применением графических процессоров в системе телекоммуникации .................................................................................................. 96 4.6 Выводы ..................................................................................................................107 Заключение ......................................................................................................................108 Литература .......................................................................................................................109

Стр.5