Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам

Нажмите для полного просмотра!

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №2

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №3

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №4

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №5

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №6

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №7

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №8

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №9

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №10

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №11

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №12

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №13

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №14

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №15

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №16

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №17

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №18

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №19

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №20

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №21

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №22

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №23

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №24

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №25

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №26

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №27

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №28

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №29

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №30

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №31

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №32

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №33

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №34

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №35

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №36

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №37

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №38

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №39

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №40

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №41

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №42

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №43

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №44

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №45

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №46

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №47

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №48

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №49

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №50

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №51

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №52

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №53

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №54

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №55

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №56

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №57

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №58

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №59

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №60

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №61

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №62

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №63

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №64

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №65

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №66

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №67

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №68

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №69

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №70

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №71

Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам, слайд №72

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в c+ +. Привязка к ядрам. Доклад-сообщение содержит 72 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

Параллельное программирование Введение в параллельное программирование. Асинхронные операции как часть параллельного программирования. Потоки, примитивы синхронизации в C++. Привязка к ядрам.

Слайд 2

Описание слайда:

Введение в параллельное программирование

Слайд 3

Описание слайда:

Знаменитый закон Мура I Закон Мура (1965): каждые 2 года количество транзисторов в интегральной микросхеме удваивается. Следствие Хауса: производительность центрального процессора компьютера удваивается каждые 18 месяцев. Мур, 2007: закономерности перестанут работать вследствие атомарной природы вещества и ограничения скорости света.

Слайд 4

Описание слайда:

Первый кризис ПО 60-70 годы 20 века Проблема - язык программирования ассемблер. Компьютеры были готовы обрабатывать гораздо более сложные программы, чем могли писать люди. Для устранения была необходима абстракция над машинным кодом и переносимость программ между вычислителями.

Слайд 5

Описание слайда:

Первый кризис ПО Решение Появление языков высокого уровня С и Фортран. Появление общих свойств у разных вычислителей. Модель ФонНеймана. Единая память. Единственный поток управления.

Слайд 6

Описание слайда:

Второй кризис ПО 80-90 годы 20 века Проблема: невозможность разработки сложных программ, состоящих из миллионов строк кода, которые разрабатываются сотнями людей. Компьютеры все еще готовы обрабатывать гораздо более сложные программы, чем могли писать люди. Требовалась разработка стандартов по проектированию модульных, гибких и обслуживаемых программ. Скорость выполнения программ не была узким местом, вспоминаем закон Мура.

Слайд 7

Описание слайда:

Второй кризис ПО Решение Появление ООП и развитие языков высокого уровня С#, Java, C++. Появление библиотек и инструментов для написания, отладки и тестирования программ. Разработка различных методологий построения программного обеспечения. Появление методологий автоматического тестирования, ревью кода, XP программирования.

Слайд 8

Описание слайда:

Назревает третий кризис ПО Особенности Четкая граница между программой и железом. Программисты больше ничего не должны знать о процессорах и их регистрах. Высокоуровневые языки полностью абстрагируют программу от платформы исполнения. Закон Мура все еще позволяет программистам получать хорошую скорость выполнения за счет мощных процессоров. Программы одинаково хорошо работают на разных процессорах. Такой подход развязывает руки программистам..

Слайд 9

Описание слайда:

Назревает третий кризис ПО Проблема Высокий уровень абстракции не дает программистам достаточной мотивации писать оптимальные программы, которые работают максимально быстро. Вместо этого скорость работы достигается путем появления новых процессоров.

Слайд 10

Описание слайда:

Шутка - Скажи мне, Microsofе Office, почему ресурс моего компьютера позволяет в онлайне управлять орбитальной группировкой из тысячи боевых спутников, отслеживающих пролет тысяч баллистических ракет врага, но не в состоянии без лагов прогружать страницу в Excel когда там более двух вкладок?))) - Потому что ваш компьютер не удовлетворяет минимальным системным требованиям для офиса, так как все ресурсы уходят на слежение за вами. Чем я еще могу вам помочь?

Слайд 11

Описание слайда:

Выводы из действия закона Мура Раньше – производительность процессора росла сама по себе, медленная программа с ходом времени работала все быстрее.

Слайд 12

Описание слайда:

Алгоритм Алгоритм – упорядоченная последовательность действий, приводящая к определенному результату. Задача: z = u∙x + v∙y

Слайд 13

Описание слайда:

Программа Программа – способ выполнения алгоритма на определенном вычислителе. По сути набор инструкций, приводящий к определенному результату. 1.load r1, u 2.load r2, x 3.mul r3, r1,r2 4.load r1, v 5.load r2, y 6.mul r4, r1,r2 7.add r1, r3,r4 8.store z, r1

Слайд 14

Описание слайда:

Программа 1.load r1, u 2.load r2, x 3.mul r3, r1,r2 4.load r1, v 5.load r2, y 6.mul r4, r1,r2 7.add r1, r3,r4 8.store z, r1

Слайд 15

Описание слайда:

Реализация Реализация – способ реализации алгоритма при помощи программы. Это множество путей выполнения алгоритма, часто неоптимальных.

Слайд 16

Описание слайда:

Вы «царь и бог»

Слайд 17

Описание слайда:

Компоненты вычислителя • исполнительные устройства, ядра, процессоры, вычислительные узлы, кластера, … • блоки памяти - Оперативная память, кэш-память, дисковая память … • связи - Процессор-память, межпроцессорные, межузловые, межкластерные, …

Слайд 18

Описание слайда:

Системы с общей памятью Многоядерные процессоры Многопроцессорные узлы …

Слайд 19

Описание слайда:

Системы с распределенной памятью Сети рабочих станций Кластера Grid …

Слайд 20

Описание слайда:

Общая иерархия

Слайд 21

Описание слайда:

Меры качества параллельных программ Производительность системы равняется производительности ее самого слабого звена..

Слайд 22

Описание слайда:

Поход бойскаутов

Слайд 23

Описание слайда:

Поход бойскаутов 2 км/час

Слайд 24

Описание слайда:

Поход бойскаутов 2 км/час

Слайд 25

Описание слайда:

Поход бойскаутов 5 км/час

Слайд 26

Описание слайда:

Меры качества параллельных программ Время работы Сколько времени программа работает на N ядрах? Ускорение Во сколько раз программа стала быстрее работать на N ядрах по сравнению с одним ядром / последовательной программой? Эффективность распараллеливания Какой процент времени работы программы идёт на полезную работу? Масштабируемость Как быстро эффективность падает с ростом числа ядер? …

Слайд 27

Описание слайда:

Пример Хорошо масштабируется Плохо масштабируется

Слайд 28

Описание слайда:

Меры качества параллельных программ Ускорение Ускорение параллельной программы при использовании N исполнительных устройств относительно… •последовательной: •параллельной с использованием одного исполнительного устройства: где: Tseq – время работы последовательной программы, T1 – время работы параллельной программы при использовании одного исполнительного устройства, TN – время работы параллельной программы при использовании N исполнительных устройств.

Слайд 29

Описание слайда:

Пример Хорошо масштабируется Плохо масштабируется

Слайд 30

Описание слайда:

Меры качества параллельных программ Эффективность распараллеливания Эффективность использования N исполнительных устройств относительно… •последовательной программы: •параллельной программы с использованием одного исполнительного устройства: где: SseqN – ускорение параллельной программы при использовании N исполнительных устройств относительно последовательной, S1N – ускорение параллельной программы при использовании N исполнительных устройств относительно параллельной при использовании одного исполнительного устройства.

Слайд 31

Описание слайда:

Пример Хорошо масштабируется Плохо масштабируется

Слайд 32

Описание слайда:

Предел ускорения: закон Амдала α – доля последовательных вычислений [0;1]

Слайд 33

Описание слайда:

Предел ускорения: закон Амдала α – доля последовательных вычислений [0;1] 1 - α – доля параллельных вычислений

Слайд 34

Описание слайда:

Предел ускорения: закон Амдала α – доля последовательных вычислений [0;1] 1 - α – доля параллельных вычислений 1 – время выполнения последовательной программы

Слайд 35

Описание слайда:

Предел ускорения: закон Амдала α – доля последовательных вычислений [0;1] 1 - α – доля параллельных вычислений 1 – время выполнения последовательной программы α+(1- α)/p - время выполнения параллельной программы на p вычислителях

Слайд 36

Описание слайда:

Предел ускорения: закон Амдала Ускорение, которое может быть получено на вычислительной системе из p процессоров, по сравнению с однопроцессорным решением не будет превышать величины:

Слайд 37

Описание слайда:

Слайд 38

Описание слайда:

Предел ускорения: закон Амдала

Слайд 39

Описание слайда:

Предел ускорения: закон Амдала

Слайд 40

Описание слайда:

Способы реализация параллельных вычислений Процесс (process) – работающий в текущий момент экземпляр программы

Слайд 41

Описание слайда:

Слайд 42

Описание слайда:

Способы реализация параллельных вычислений Процесс (process) – работающий в текущий момент экземпляр программы Многозадачность (multitasking) – несколько процессов выполняются условно одновременно за счет операционной системы Вытесняющая многозадачность Невытесняющая многозадачность Поток – последовательно выполняемая ветвь кода, для которой выделен отдельный стек и обеспечивается независимость использования регистров процессора.

Слайд 43

Описание слайда:

Слайд 44

Описание слайда:

Способы реализация параллельных вычислений Главный поток – поток, создаваемый для выполнения программы по умолчанию.

Слайд 45

Описание слайда:

Способы реализация параллельных вычислений

Слайд 46

Описание слайда:

Максимально нагруженная программа

Слайд 47

Описание слайда:

Максимально нагруженная программа На сколько % будет загружен четырех-ядерный процессор?

Слайд 48

Описание слайда:

Максимально нагруженная программа

Слайд 49

Описание слайда:

Асинхронные операции vs паралелльные вычисления

Слайд 50

Описание слайда:

Проблемы UI Обрабатываются запросы пользователя. Рисуется интерфейс. Выполняется полезная работа.

Слайд 51

Описание слайда:

Многопоточность

Слайд 52

Описание слайда:

Отзывчивость интерфейса

Слайд 53

Описание слайда:

Начальная ситуация Повар готовит роллы == последовательная программа

Слайд 54

Описание слайда:

Параллельность Много поваров готовит роллы == параллельная реализация

Слайд 55

Описание слайда:

Асинхронность Повар готовит роллы, помощник варит рис == асинхронность

Слайд 56

Описание слайда:

Асинхронные операции vs паралелльные вычисления Операции, которые выполняются не прерывая основной поток выполнения программы, называются асинхронными. Эти операции служат не для ускорения работы программы, а для удобства использования программы. Ускорением занимаются параллельные вычисления – это решение какой-то задачи с разбиением задачи на подзадачи, выполняющиеся в разных потоках одновременно.

Слайд 57

Описание слайда:

Асинхронные операции Примеры Скачивание интернет-ресурса Взаимодействие с сервером Фоновое копирование файлов в Total Commander И т.д.

Слайд 58

Описание слайда:

Потоки

Слайд 59

Описание слайда:

Потоки Стандарт POSIX.1c, Threads extensions (IEEE Std 1003.1c-1995) определяет API для управления потоками, их синхронизации и планирования.

Слайд 60

Описание слайда:

Основные функции Создание потока Передача параметров в поток Ожидание окончания потока Установка приоритета потока Привязка потока к ядру Окончание потока Исключения, возникающие в потоке

Слайд 61

Описание слайда:

Пример

Слайд 62

Описание слайда:

Пример 1. Результат BBBBBBBBBBBBBBBBBBABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABAAAAAAAAAAAAAAAAAA

Слайд 63

Описание слайда:

Создание потока CreateThread lpThreadAttributes – указатель на SECURITY_ATTRIBUTES (чаще всего NULL) dwStackSize - размер стека в байтах lpStartAddress - указатель на потоковую процедуру lpParameter - параметр потока (4 байта) dwCreationFlags - параметры создания (чаще всего 0 – поток запускается сразу после создания)

Слайд 64

Описание слайда:

Удаление потока Остановка выполнения TerminateThread hThread – хендл потока dwExitCode – код выхода потока Удаление хендла CloseHandle hThread – хендл потока

Слайд 65

Описание слайда:

Изменение приоритета потока Остановка выполнения TerminateThread hThread – хендл потока dwExitCode – код выхода потока Удаление хендла CloseHandle hThread – хендл потока

Слайд 66

Описание слайда:

Другие операции SetThreadPriority(handles[0], THREAD_PRIORITY_ABOVE_NORMAL); SetThreadPriority(handles[1], THREAD_PRIORITY_BELOW_NORMAL); Every thread has a base priority level determined by the thread's priority value and the priority class of its process. The system uses the base priority level of all executable threads to determine which thread gets the next slice of CPU time. Threads are scheduled in a round-robin fashion at each priority level, and only when there are no executable threads at a higher level does scheduling of threads at a lower level take place.

Слайд 67

Описание слайда:

Результат выполнения? ABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABAB

Слайд 68

Описание слайда:

Привязка потоков к ядрам

Слайд 69

Описание слайда:

Привязка потоков к ядрам SetThreadAffinityMask(HANDLE hThread, DWORD_PTR dwThreadAffinityMask) dwThreadAffinityMask – число, установленный i-ый бит (== 1), которого разрешают потоку исполняться на i-ом ядре Например, чтобы разрешить исполнение на 0 и 2 ядре:

Слайд 70

Описание слайда:

Привязка потоков к ядрам SetThreadAffinityMask(handles[0], 1); SetThreadAffinityMask(handles[1], 1); AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAABBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBB