1 Multiprocesadores Multiprocesadores Jesús Labarta CEPBA-UPC Jesús Labarta, MP, 2002 Objetivos Objetivos n Conocer sobre multiprocesadores (mas allá de la culturilla de taberna) l Conceptos básicos l Terminología l Problemática n Experiencia práctica l Programación l Análisis del rendimiento
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Jesús Labarta CEPBA-UPCpeople.ac.upc.edu/jesus/multiprocesadores/introduccion.pdf · l Secuencial l Paralela nProfile l perfex l ssrun nTraceo l Paraver l Dimemas l Paradyn Jesús
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MultiprocesadoresMultiprocesadores
Jesús Labarta
CEPBA-UPC
Jesús Labarta, MP, 2002
ObjetivosObjetivos
n Conocer sobre multiprocesadores (mas allá de la culturilla de taberna)
l Conceptos básicosl Terminologíal Problemática
n Experiencia práctica
l Programaciónl Análisis del rendimiento
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Jesús Labarta, MP, 2002
TemasTemas
n Paralelismo y multiprocesadores
n Modelos de programación
n Herramientas
n Implementación Memoria compartida
l Coherencia/consistencial Sincronización
n Implementación paso de mensajes
n Interconexión
n Sistema Operativo
Jesús Labarta, MP, 2002
n Desde los dinosaurios
n Hasta los ratones (super)
MultiprocesadoresMultiprocesadores
L3 D
irec
tory
/Con
trol
L2 L2 L2
LSU LSUIFUBXU
IDU IDU
IFUBXU
FPU FPU
FXU
FXUISU ISU
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Jesús Labarta, MP, 2002
MultiprocesadoresMultiprocesadores
n Desde los grandes centros americanos
l Simulación: física (nuclear), aerodinámica, biología, ...
n Pasando por la industria
l Diseñol Planificación producciónl Bases de datos
n Hasta la cocina
Jesús Labarta, MP, 2002
MultiprocesadoresMultiprocesadores
n TOP 500
l http://www.top500.org/
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Jesús Labarta, MP, 2002
MultiprocesadoresMultiprocesadores
n TOP 500
l http://www.top500.org/
Jesús Labarta, MP, 2002
MultiprocesadoresMultiprocesadores
n TOP 500
l http://www.top500.org/
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Jesús Labarta, MP, 2002
MultiprocesadoresMultiprocesadores
n TOP 500
l http://www.top500.org/
Jesús Labarta, MP, 2002
MultiprocesadoresMultiprocesadores
n TOP 500
l http://www.top500.org/
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Jesús Labarta, MP, 2002
ParalelismoParalelismo
n Expectativa
l más currantesümenos tiempo
ümás trabajo en el mismo tiempo
… .. lineal
Jesús Labarta, MP, 2002
ParalelismoParalelismo
n Realidad
l Reparto del trabajo (balanceo)üA veces no hay
üA veces se repite
l Sobrecarga (overhead)ügeneración del trabajo
üsincronización
n Resultado
l El equipo rinde más que uno solol No siempre de forma lineall A veces mas que la suma de individualidades
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Jesús Labarta, MP, 2002
Paralelismo: usoParalelismo: uso
n Capability computing
l Abordar grandes problemasüNo solo tiempo (CPUs)
üTambien Memoria, I/O,...
n Capacity computing:
l Throughput. Muchos problemas
Jesús Labarta, MP, 2002
MultiprocesadoresMultiprocesadores
n Que tenemos nosotros
l SGI Origin2000:ü 64 MIPS R10000
l IBM SP:ü : 128 Power3
ü : 32 Power4
l HP (compaq):ü : 12 Alpha 21264
ü : 16 Alpha 21264
… . no estamos en el mapa
l Clusterü 64 Pentiums III
ü 16 Pentiums II
l SMPs pequeñoü 4 Pentiums
ü 4 Itaniums
… pero se puede hacer mucho
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Jesús Labarta, MP, 2002
Modelos de rendimientoModelos de rendimiento
n Modelo
l Relación entreüparámetros del sistema
ü Indicadores de rendimiento
l UtilüPredecir rendimiento
– Expectativas
üEntender funcionamiento
Si se sabe utilizar …
… mejor cuanto menos coincida con la realidad
Jesús Labarta, MP, 2002
Modelos de rendimientoModelos de rendimiento
n Indicadores de rendimiento
l Tiempo T(p)üSpeed-up S(p) = T(1)/T(p)
üEficiencia ?(p) = S(p)/p
l Throughput ??/T ??∈ {trabajos, iteraciones, problemas...}
n Otros indicadores
l Calidad precioüMFLOP/$
üMFLOP/Watio
üMFLOP/m2
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Jesús Labarta, MP, 2002
Modelos de rendimientoModelos de rendimiento
n Ley de Amdahl
l T(1) = Tseq + Tparl T(P) = Tseq + Tpar/Pl S(P) = 1/((1-f)+f/P)ü f=Tpar/T(1) fracción paralelizable del programa
l Lo que no se paraleliza, no va mas rápido
… . acaba siendo el factor que limita
Jesús Labarta, MP, 2002
Speed-up: Amdahl’s LawSpeed-up: Amdahl’s Law
S(p) = 1 / (1 - f + (f / p))
Scalability for different sequential fraction
1.00
10.00
100.00
1000.00
1 2 4 8 16 32 64 128 256 512
# processors
Spee
dup
0.995
0.99
0.95
0.9
0.8
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Jesús Labarta, MP, 2002
Speed-up: OverheadsSpeed-up: Overheads
S(p) = 1 / (1 - f + (f / p)+o)
Scalability for different sequential fractions. Overhead 0.05
0.10
1.00
10.00
100.00
1 2 4 8 16 32 64 128 256 512
# processors
Spee
dup 0.995
0.99
0.95
0.9
0.8
Scalability for different sequential fractions. Overhead 0.0005