交叉存儲器公式
㈠ 高性能計算的優化
高性能計算(HighPerformanceComputing)是計算機科學的一個分支,主要是指從體系結構、並行演算法和軟體開發等方面研究開發高性能計算機的技術。
隨著計算機技術的飛速發展,高性能計算機的計算速度不斷提高,其標准也處在不斷變化之中。
高性能計算簡單來說就是在16台甚至更多的伺服器上完成某些類型的技術工作負載。到底這個數量是需要8台,12台還是16台伺服器這並不重要。在定義下假設每一台伺服器都在運行自己獨立的操作系統,與其關聯的輸入/輸出基礎構造都是建立在COTS系統之上。
簡而言之,討論的就是Linux高性能計算集群。
一個擁有20000台伺服器的信息中心要進行分子動力學模擬無疑是毫無問題的,就好比一個小型工程公司在它的機房裡運行計算流體動力學(CFD)模擬。解決工作負載的唯一限制來自於技術層面。接下來我們要討論的問題是什麼能直接加以應用。
量度(Metrics)
性能(Performance),每瓦特性能(Performance/Watt),每平方英尺性能(Performance/Squarefoot)和性能價格比(Performance/dollar)等,對於提及的20000台伺服器的動力分子簇來說,原因是顯而易見的。運行這樣的系統經常被伺服器的能量消耗(瓦特)和體積(平方英尺)所局限。這兩個要素都被計入總體擁有成本(TCO)之列。在總體擁有成本(TCO)方面取得更大的經濟效益是大家非常關注的。
議題的范圍限定在性能方面來幫助大家理解性能能耗,性能密度和總體擁有成本(TCO)在實踐中的重要性。
性能的定義
在這里把性能定義為一種計算率。例如每天完成的工作負載,每秒鍾浮點運算的速度(FLOPs)等等。接下來要思考的是既定工作量的完成時間。這兩者是直接關聯的,速度=1/(時間/工作量)。因此性能是根據運行的工作量來進行測算的,通過計算其完成時間來轉化成所需要的速度。
定量與定性
從定性的層面上來說這個問題很容易回答,就是更快的處理器,更多容量的內存,表現更佳的網路和磁碟輸入/輸出子系統。但當要在決定是否購買Linu集群時這樣的回答就不夠准確了。
對Linux高性能計算集群的性能進行量化分析。
為此介紹部分量化模型和方法技巧,它們能非常精確的對大家的業務決策進行指導,同時又非常簡單實用。舉例來說,這些業務決策涉及的方麵包括:
購買---系統元件選購指南來獲取最佳性能或者最經濟的性能配置---鑒別系統及應用軟體中的瓶頸
計劃---突出性能的關聯性和局限性來制定中期商業計劃
Linux高性能計算集群模型包括四類主要的硬體組成部分。
(1)執行技術工作負載的計算節點或者伺服器;
(2)一個用於集群管理,工作控制等方面的主節點;
(3)互相連接的電纜和高度普及的千兆乙太網(GBE);
(4)一些全局存儲系統,像由主節點輸出的NFS文件一樣簡單易用。
高性能計算機的衡量標准主要以計算速度(尤其是浮點運算速度)作為標准。高性能計算機是信息領域的前沿高技術,在保障國家安全、推動國防科技進步、促進尖端武器發展方面具有直接推動作用,是衡量一個國家綜合實力的重要標志之一。
隨著信息化社會的飛速發展,人類對信息處理能力的要求越來越高,不僅石油勘探、氣象預報、航天國防、科學研究等需求高性能計算機,而金融、政府信息化、教育、企業、網路游戲等更廣泛的領域對高性能計算的需求迅猛增長。
一個簡單量化的運用模型
這樣一個量化的運用模型非常直觀。在一個集群上對既定的工作完成的時間大約等同於在獨立的子系統上花費的時間:
e
1、時間(Time)=節點時間(Tnode)+電纜時間(Tfabric)+存儲時間(Tstorage)
Time = Tnode + Tfabric + Tstorag
這里所說的時間(Time)指的是執行工作量的完成時間,節點時間(Tnode)是指在計算節點上花費的完成時間,電纜時間(Tfabric)是指在互聯網上各個節點進行互聯的完成時間,而存儲時間(Tstorage)則是指訪問區域網或全球存儲系統的完成時間。
計算節點的完成時間大約等同於在獨立的子系統上花費的時間:
2、節點時間(Tnode)=內核時間(Tcore) +內存時間(Tmemory)
這里所說的內核時間(Tcore)指的是在微處理器計算節點上的完成時間。而內存時間(Tmemory)就是指訪問主存儲器的完成時間。這個模型對於單個的CPU計算節點來說是非常實用的,而且能很容易的擴展到通用雙插槽(SMP對稱多處理)計算節點。為了使第二套模型更加實用,子系統的完成時間也必須和計算節點的物理配置參數相關聯,例如處理器的速度,內存的速度等等。
計算節點
圖示中的計算節點原型來認識相關的配置參數。圖示上端的是2個處理器插槽,通過前端匯流排(FSB-front side bus)與內存控制中心(MCH)相連。這個內存控制中心(MCH)有四個存儲信道。同時還有一個Infiniband HCA通過信道點對點串列(PCIe)連接在一起。
像千兆乙太網和串列介面(SATA)硬碟之類的低速的輸入輸出系統都是通過晶元組中的南橋通道(South Bridge)相連接的。在圖示中,大家可以看到每個主要部件旁邊都用紅色標注了一個性能相關參數。這些參數詳細的說明了影響性能(並非全部)的硬體的特性。它們通常也和硬體的成本直接相關。舉例來說,處理器時鍾頻率(fcore)在多數工作負荷狀態下對性能影響巨大。根據供求交叉半導體產額曲線原理,處理器速度越快,相應成本也會更高。
高速緩存存儲器的體積也會對性能產生影響,它能減少主頻所承載的工作負荷以提高其運算速度。處理器內核的數量(Ncores)同樣會影響性能和成本。內存子系統的速度可以根據雙列直插內存模塊頻率(fDIMM)和匯流排頻率(fBus)進行參數化,它在工作負荷狀態下也對性能產生影響。同樣,電纜相互連接(interconnect fabric)的速度取決於信道點對點串列的頻率。
而其他一些因素,比如雙列直插內存模塊內存延遲(DIMM CAS Latency),存儲信道的數量等都做為次要因素暫時忽略不計。
使用的性能參數
在圖示中標明的6個性能參數中,保留四個和模型相關的參數。
首先忽略信道點對點串列的頻率(fPCIe),因為它主要影響的是電纜相互連接(interconnect fabric)速度的性能,這不在范圍之列。
接下來注意一下雙列直插內存模塊頻率(fDIMM)和匯流排頻率(fBus)會由於內存控制中心(MCH)而限於固定比率。
使用的雙核系統中,這些比率最具代表性的是4:5, 1:1, 5:4。一般情況下只會用到其中的一個。高速緩存存儲器的體積非常重要。
在這個模型中保留這個參數。內核的數量(Ncores)和內核頻率(fcore)也非常重要,保留這兩個參數。
高性能計算(HPC)模型
這第二個模型的基本形式在計算機體系研究領域已經存在了很多年。
A普通模式是:
(3) CPI = CPI0 + MPI * PPM
這里的CPI指的是處理器在工作負荷狀態下每執行一個指令的周期。CPI0是指內核CPI,MPI I則是指在工作負荷狀態下高速緩存存儲器每個指令失誤的次數(注釋:在高性能計算領域,MPI主要用於信息傳遞界面,在此處主要是指處理器構造慣例),PPM是指以處理器時鍾滴答聲為單位對高速緩存存儲器每個指令失誤的次數的記錄。第二和第三個方程式相互吻合。這第一個術語代表的是處理器,第二個術語代表的是內存。
可以直觀的看到,假設每項工作下執行的P指令的工作負荷與代表處理器的頻率的內核頻率(每秒鍾處理器運行周期的單位)再與方程式(3)相乘,就得到了方程式(4):
Tnode = (CPIo * P) * (1 / fcore) + (MPI * P) * PPM * (1 / fcore)
在這里要注意(CPIo * P)是以每項工作分配下處理器的運行周期為單位,對微處理器架構上運行的既定工作負荷通常是個恆量。因此把它命名為α。(處理器周期本身無法對時間進行測算,如果乘以內核的頻率就可以得到時間的測算標准。因此Tnode在方程式(4)的右邊)。
(MPI * P)也是同理。對於既定工作負荷和體系結構來說它也是個恆量,但它主要依賴於高速緩存存儲器的體積。我們把它命名為M(MBcache)。而PPM是指訪問主存的成本。對於既定的工作負荷來說,通常是個固定的數字C。PPM乘以內存頻率和匯流排頻率的比值(fcore / fBus)就從匯流排周期(bus cycles)轉化成了處理器周期。因此PM = C * fcore / fBus。套入M(MBcache)就可以得到:
(5) Tnode = α * (1 / fcore) + M(MBcache) * (1 / fbus)
這個例子說明匯流排頻率(bus frequency)也是個恆量,方程式(5)可以簡化為方程式(6):
(6) Tnode = α * (1 / fcore) + β
在這里Tcore = α * (1 / fcore),而Tmemory = β(也就是公式2里的術語。我們把這些關鍵點關聯在一起)。
首先在模型2里,公式5和公式6都有堅實的理論基礎,因為經分析過它是如何從公式3推理而來(它主要應用於計算機體系理論)。其次,這個模型4個硬體性能參數的3個已經包括其中。還差一個參數就是內核數量(Ncores)。
用直觀的方式來說明內核的數量,就是假設把N個內核看做是一個網路頻率上運行的一個內核,稱之為N*fcore。那麼根據公式(6)我們大致可以推算出:
(7) Tcore ~ α / (N*fcore)
Tcore~ ( α / N) * (1 / fcore )
也可以把它寫成:
(8) αN = ( α / N)
多核處理器的第一個字母Alpha可能是單核處理器的1/N次。
通過數學推算這幾乎是完全可能的。
通常情況下我們是根據系統內核和匯流排頻率(bus frequencies)來衡量計算機系統性能,如公式(5)所闡述的。但是公式(5)的左邊是時間單位--這個時間單位指的是一項工作量的完成時間。這樣就能更清楚的以時間為單位說明右側的主系統參數。同時請注意內核的時鍾周期τcore(是指每次內核運行周期所需的時間)也等同於(1 / fcore)。匯流排時鍾(bus clock)周期也是同理。
(9) Tnode = αN * τcore + M(MBcache) * τBus
這個公式的轉化也給了一個完成時間的模型,那就是2個基本的自變數τcore和τBus呈現出直線性變化。這對使用一個簡單的棋盤式對照表對真實系統數據進行分析是有幫助的。
㈡ 單片機控制一個4位的共陰數碼管通電的狀態下顯示時間的程序
#include <reg52.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
sbit PRESS1=P1^0;
sbit PRESS2=P1^1;
sbit PRESS3=P1^2;
uint a[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//0到9
uint b[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};
int miao=45,fen=58,shi=15;
uint jishu;
uint miaog,miaos,feng,fens,shig,shis;
int ji;
void init()//初始化函數設置中斷寄存器的值。
{
jishu=0;
TMOD=0x01;
TR0=1;
ET0=1;
EA=1;
TH0=0x3c;
TL0=0xb0;
}
void delay(x)//延時函數。
{
uint i,j;
for(i=x;i>0;i--)
for(j=120;j>0;j--);
}
void xian()//把時分秒送到數碼管顯示。
{
uint i;
miaog=miao%10;
miaos=miao/10;
feng=fen%10;
fens=fen/10;
shig=shi%10;
shis=shi/10;
for(i=0;i<8;i++)
{
switch(i)
{
case 0:P3=b[7];P2=a[miaog];break;
case 1:P3=b[6];P2=a[miaos];break;
case 2:P3=b[5];P2=0x40;break;
case 3:P3=b[4];P2=a[feng];break;
case 4:P3=b[3];P2=a[fens];break;
case 5:P3=b[2];P2=0x40;break;
case 6:P3=b[1];P2=a[shig];break;
case 7:P3=b[0];P2=a[shis];break;
}
delay(1);
};
}
void jiance()//檢測鍵是否按下按不同鍵實現不同的處理。
{
if(PRESS1==0)
{
delay(2);
if(PRESS1==0)
{
while(!PRESS1);
ji++;
if(ji>=4)
ji=0;
}
}
if(ji==1)
{
if(PRESS2==0)
{
delay(1);
while(!PRESS2);
miao++;
if(miao>=60)
{
miao=0;
fen++;
}
}
if(PRESS3==0)
{
delay(1);
while(!PRESS3);
miao--;
if(miao<0)
{
miao=59;
}
}
}
if(ji==2)
{
if(PRESS2==0)
{
delay(1);
while(!PRESS2);
fen++;
if(fen>=60)
{
fen=0;
shi++;
}
}
if(PRESS3==0)
{
delay(1);
while(!PRESS3);
fen--;
if(fen<0)
{
fen=59;
}
}
}
if(ji==3)
{
if(PRESS2==0)
{
delay(1);
while(!PRESS2);
shi++;
if(shi>=24)
{
shi=0;
}
}
if(PRESS3==0)
{
delay(1);
while(!PRESS3);
shi--;
if(shi<0)
{
shi=23;
}
}
}
if(ji==0)
EA=1;
else
EA=0;
}
void main()
{
init();
while(1)
{
xian();
jiance();
}
}
void an() interrupt 1 //計時中斷0工作方式1函數。
{
TH0=0x3c;
TL0=0xb0;
jishu++;
if(jishu==20)
{
jishu=0;
miao++;
if(miao==60)
{
miao=0;
fen++;
if(fen==60)
{
fen=0;
shi++;
if(shi==24)
shi=0;
}
}
}
}
㈢ 計算機的GT mu 是什麼意思
計算機的GT也就是代表Grand Total,其意思是總數之和。mu也就是表示Mark-up and Mark-down鍵,按下這個鍵可以快速完成利率、稅率、變化率、標價等計算。計算機是現代一種用於高速計算的電子計算機器,可以進行數值計算,又可以進行邏輯計算,還具有存儲記憶功能。
(3)交叉存儲器公式擴展閱讀:
計算機其他功能簡稱如下:
1、MR:按下此鍵將調用存儲器內容,表示把存儲器中的數值讀出到屏幕,作為當前數值參與運算。
2、MC:按下時清除存儲器內容。
3、MRC:第一次按下此鍵將調用存儲器內容,第二次按下時清除存儲器內容。
4、GT:GT=Grand Total 意思是總數之和,即按了等號後得到的數字全部被累計相加後傳送到GT存儲寄存器。按GT後顯示累計數,再按一次清空。