Многомашинные вычислительные системы


Мы уже затрагивали вопрос многопроцессорности и организации параллельных вычислений. Тут необходимо отметить, что совместная работа нескольких вычислителей (микропроцессоров либо компов) – это будущее развития средств вычислительной техники. Неограниченный рост тактовых частот процессоров неосуществим! Это обосновано Многомашинные вычислительные системы конечной скоростью движения электронов, которая напомню, составляет 300 000 км/с (скорость света). Более того, повышение числа активных частей (к примеру, транзисторов) на микросхеме приводит к возрастанию потребляемой и выделяемой мощностей.

Потому Многомашинные вычислительные системы все почаще вычисления организуют с применением нескольких вычислительных машин - многомашинные1вычислительные системы (МВС) [15]. Локальная вычислительная сеть, при помощи которой связаны в единую информационную среду ЭВМ в компьютерной аудитории института, может служить примером Многомашинные вычислительные системы организации многомашинной вычислительной системы. Отличия исключительно в том, что нет коммуникационного центра (выделенный компьютер плюс особое ПО), управляющего организацией работы над одной задачей.



Рис. 4.1. Схема многомашинной вычислительной системы

Обобщенная схема МВС представлена на рис. 4.1. МВС Многомашинные вычислительные системы – это единая информационно-коммуникационная среда, связаннаявысокоскоростной коммуникационной сетью (ВКС). В узлах сети размещены ЭВМ, связанные с ней коммуникационными микропроцессорами, необходимыми для связи при выполнении задачки. Любая ЭВМ снутри МВС работает под управлением Многомашинные вычислительные системы своей операционной системы.

Глубоко в теоретические базы функционирования мультикомпьютеров мы вторгаться не будем, еще увлекательнее, по-моему, разглядеть определенные примеры их реализации. Пожалуй, самые известные и пользующиеся популярностью мультикомпьютеры –микропроцессоры с массовым параллелизмом Многомашинные вычислительные системы (Massively Parallel Processors - MPP). Это очень дорогие суперкомпьютеры, цена которых может составлять несколько миллионов американских баксов. MPP употребляются для выполнения сложных вычислений (к примеру, при построении моделей сложных объектов), управления распределенными базами Многомашинные вычислительные системы данных, имеющими большие размеры, обработки огромного числа транзакций за куцее время (к примеру, в межнациональных банках).

ПРИМЕЧАНИЕ

В большинстве MPP употребляются стандартные микропроцессоры компаний Intel, AMD, Sun, IBM и ряд других.

Какими Многомашинные вычислительные системы бы производительными не были микропроцессоры, скорость обработки инфы в MPP-структуре будет зависеть от имеющейся скоростной коммуникационной сети, а конкретно от ее пропускной возможности и времени запаздывания. Обе свойства очень важны для MPP Многомашинные вычислительные системы.

Программное обеспечение MPP-систем стоит очень огромных средств и вместе с отмеченными нами параметрами является определяющей чертой MPP.

Большущее число микропроцессоров, дисковых массивов и микросхем памяти просто не может работать «нормально» без Многомашинные вычислительные системы сбоев и отказов. Потому в MPP имеются программно-аппаратные средства мониторинга состояния работы устройств, средства резервирования (когда часть устройств дублируется), также реализована возможность «горячей» (без остановки работы MPP) подмены вышедших из строя Многомашинные вычислительные системы микропроцессоров.

Обещанный увлекательный пример, на базе которого мы поглядим механизмы работы MPP-систем – это микропроцессор с массовым параллелизмом Blue Gene компании IBM.

ПРИМЕЧАНИЕ

Blue Gene был задуман в 1999 году как суперкомпьютер Многомашинные вычислительные системы для решения вычислительных задач большой трудности в биологии. Планировалось решать задачки моделирования молекулярной динамики (к примеру, белков). IBM вложила в разработку Blue Gene 100 млн. баксов. И уже в ноябре 2001 года появился 1-ый заказчик, которым Многомашинные вычислительные системы стала государственная лаборатория Ливемора, функционирующая в системе департамента энергетики США [6].

Первенство и фаворитные позиции, закрепленные за IBM благодаря революционным решениям и нестандартным подходам при разработке вычислительной техники, позволили в очередной раз достигнуть Многомашинные вычислительные системы впечатляющих фурроров. Но в процессе работы над Blue Gene инженеры компании отказались от идеи внедрения самых производительных компонент, имеющих высшую цена. Заместо этого свет увидел однокристальный модуль, владеющий требуемым соотношение цена/производительность Многомашинные вычислительные системы и умеренным энергопотреблением.

Заинтересованный читатель сумеет тщательно ознакомиться с его устройством в книжке [6].

Этот модуль, представлял собой специализированную схему, состоящую из 2-ух ядер PowerPC 4402, работающих с тактовой частотой 700 МГц. Оба микропроцессора полностью Многомашинные вычислительные системы схожи, но употребляются для разных целей. 1-ый для выполнения вычислений (вычислительный), а 2-ой для организации обычного взаимодействия с узлами (модулями) MPP (коммуникационный), которых в Blue Gene/L 65 535.

На микросхеме модуля размещены три Многомашинные вычислительные системы микросхемы кэш-памяти – 1, 2 и 3-го уровней. Любопытно то, что 1-й уровень – это кэш 1-го микропроцессора, а 2-й уровень – это кэш 2-го микропроцессора. Такое разделение обосновано тем, что PowerPC не поддерживают разделяемый Многомашинные вычислительные системы кэш.

Для более высочайшего уровня в IBM разработали плату, на которую устанавливается две обрисованных выше микросхемы и оперативка емкостью 1 Гб.

Платы устанавливаются на встраиваемые панели, по 16 плат на панель. Последующий уровень Многомашинные вычислительные системы представляет собой установка панелей в стойки – 16 в верхнюю ее часть, а 16 в нижнюю3. Стойка имеет габаритные размеры 60х90 см. Верхняя и нижняя части стойки разбиты тумблером. Это позволяет независимо извлекать верхнюю либо Многомашинные вычислительные системы нижнюю ее части для технического обслуживания либо подмены, в то время как 2-ая (запасная) группа продолжает работу.

Вероятнее всего, читая этот раздел, вы всегда задавали для себя один и тот же вопрос (если Многомашинные вычислительные системы вы внимательный и прилежный студент). Почему если всегда идет разговор о микропроцессорах, сама MPP-структура отнесена к мультикомпьютерам? Ответ довольно прост!? Ни один микропроцессор не имеет доступа к общей памяти, доступ есть Многомашинные вычислительные системы только к памяти на плате модуля. Также имеются 1024 узла ввода-вывода, которые соединяются с дисками и периферийными устройствами [6].

ПРИМЕЧАНИЕ

Среднее время выработки на отказ Blue Gene/L очень велико для подобного рода Многомашинные вычислительные системы систем и составляет 10 дней. Т.е. благодаря высококачественной и кропотливой проработке систем питания, остывания и др. система работает без отказов в течение 240 часов.

Для подключения всех микросхем требуется масштабируемая и высокопроизводительная схема Многомашинные вычислительные системы соединений, в качестве которой избран трехмерный тор размером 64х32х32 (рис. 4.2). Каждой микросхеме требуется 6 линий связи – 2 для соседей сверху и снизу, 2 для тех, что с севера и юга и 2 для тех, что с запада Многомашинные вычислительные системы и востока. Все соединения в системе являются двухточечными и работают на скорости 1,4 Гбит/с [6].



Рис. 4.2. Blue Gene/L система, каждый ряд состоит из 8 стоек, число рядов равно 8

Снутри тора взаимодействие происходи с Многомашинные вычислительные системы внедрением так именуемой виртуальной сквозной маршрутизации (virtual cut through routing). Но это не единственная сеть снутри Blue Gene. Всего таких сетей 5. К примеру, 4 и 5 построены по технологии Gigabit Ethernet и Многомашинные вычислительные системы нужны для связи узлов ввода-вывода с файловыми серверами, не входящими в Blue Gene/L и с Веб, также для отладки системы [6].

Каждый узел работает под управлением спец операционной системы, поддерживающей один Многомашинные вычислительные системы процесс иодного юзера.


mo-ponyatie-formi-i-vidi-otlichie-ot-naselennogo-punkta-dvuhurovnevaya-sistema-mo-v-rf.html
mo-visokovskoe-sposelenie-i-osnovnie-napravleniya-deyatelnosti-muk-rmomc-kulturi-i-iskusstva-v-2011-godu.html
moana23-i-ya-larissa-andersen-odna-na-mostu-stihotvoreniya-vospominaniya-pisma.html