Параллельные вычисления Лекция 6

y = 3x + 7x – 8x при x = 4 y1 = 3x(1 действие) y2 = 7x(2 действие) y3 = 8x(3 действие) y = y1 + y2 – y3(4 действие)

Один человек – один поток – последовательное выполнение операций y1 = 3x(1 действие) y2 = 7x(2 действие) y3 = 8x(3 действие) y = y1 + y2 – y3(4 действие) y = 3x + 7x – 8x ( при x = 4)

Много людей – много потоков – параллельное выполнение операций y3 = 8x (3-й поток) y1 = 3x(1-й поток) y2 = 7x(2-й поток) y = y1 + y2 – y y = (3x) + (7x) – (8x) ( при x = 4)

Многоядерные процессоры

Операционные системы

256-ядерный процессор

1.Суперкомпьютеры 2.Кластеры 3.Grid-системы Некоторые примеры II-вычислительных систем

Суперкомпьютеры Суперкомпьютер МГУ «Ломоносов»

Суперкомпьютер – вычислительная машина, значительно превосходящая по своим техническим параметрам большинство существующих компьютеров. Отличительные признаки суперкомпьютеров: 1.Высокая производительность. 2.Объединение вычислительных узлов по специальной высокоскоростной шине. 3.Идентичность вычислительных узлов. 4.Специализированное системное программное обеспечение.

Некоторые технические характеристики суперкомпьютера «Ломоносов» * Число вычислительных узлов 4446 * Число процессоров 8892 * Число процессорных ядер * Количество стоек с вычислительным оборудованием 26 * Процессор основного типа вычислительных узлов Intel Xeon X5570 * Оперативная память ГБ * Общий объем дисковой памяти вычислителя ГБ * Занимаемая площадь 252 кв.м * Энергопотребление вычислителя 1,5 МВт * Объем системы хранения данных 1350 ТБ * Операционная система Clustrx T-Platforms Edition Достоинства: 1.Высокая производительность Недостатки: 1.Высокая стоимость внедрения и эксплуатации 2.Специальное оборудование и программное обеспечения

Кластеры Кластер компании «Kraftway» для обучения технологиям параллельных вычислений и решения инженерных задач Кластер «TEdge-Mini»

Кластер – группа компьютеров, объединенных в локальную вычислительную сеть (ЛВС) и способных работать в качестве единого вычислительного ресурса. Отличительные признаки кластера: 1.Объединение вычислительных узлов по стандартной технологии Ethernet. 2.Идентичность вычислительных узлов. 3.Объединение в единую вычислительную систему на уровне операционной системы. 4.Стандартное программное обеспечение.

Некоторые технические характеристики кластера «Kraftway» * Количество вычислительных узлов 7 * Количество узлов управления 1 * Число процессоров 8 * Число процессорных ядер 16 * Количество стоек с вычислительным оборудованием 1 * Процессор основного типа вычислительных узлов Intel Pentium D * Оперативная память 16 Гб * Объем системы хранения данных 160 Гб * Операционная система Scientific Linux Достоинства: 1.Низкая стоимость (по сравнению с суперкомпьютерами) 2.Возможность использования различных версий ОС (Windows HPC, Linux) Недостатки: 1.Производительность ниже, чем у суперкомпьютеров

Grid-системы Grid-система

Сервер Windows XP GNU/Linux Apple MacOS Windows 7Sony Play Station Internet/Intranet

Grid-система – группа слабосвязанных компьютеров, объединенных с помощью локальной вычислительной сети и способных выполнять вычисления одной задачи, передавая результаты центральному (командному) узлу. Отличительные признаки Grid-системы: 1.Клиент-серверная технология взаимодействия между вычислительным и командным узлом. 2.Различность вычислительных узлов. 3.Стандартное системное программное обеспечение. 4.Наличие клиентской программы на вычислительном узле.

Grid-системы Достоинства: 1.Широкая масштабируемость. 2.Работоспособность клиентской части на различном оборудовании и под управлением различных операционных систем. 3.Географическая удалённость узлов сети. Недостатки: 1.Сложность обновления клиентской части программного обеспечения. 2.Непредсказуемость окончания расчетов.

Интересные факты: 1.Американский астрофизик Гаурав Ханна использовал 16 приставок Sony PlayStation 3 для создания кластера. Учёный объединил приставки недорогим сетевым оборудованием, а для внесения данных в консоли загрузил их под операционной системой Linux. Получившуюся систему он использует для исследования активности черных дыр. 2.На рынке имеется вычислительная система под названием nVidia Tesla, у которой в качестве вычислительных модулей используются видеокарты nVidia. Сферы использования и организации в которых применяются: 1.Прогноз погоды (Гидрометцентр). 2.Научные исследования (ВУЗы и НИИ) 3.Обработка больших массивов данных (Росстат, Центризбирком) 4.Инженерные расчеты (НАСА, Роскосмос)