БЭЛи. ЗПА 3/4. 1 Рудаков С. А. «Программно-аппаратная платформа реализации проекта» или «Выбор суперкомпьютера» Зависит от: n задач, решаемых на суперкомпьютере; n приложений, решающих задачу; n операционной системы, под которой могут работать приложения; n программного обеспечения межпроцессорного обмена; n аппаратной части. 10. 2003 Проект БЭЛи. ЗПА 1
Задачи, решаемые на суперкомпьютере делят на два класса n Задачи массового обслуживания - все задачи, где критично время отклика системы на внешние запросы. Например, web-сервер, сервер баз данных, файловый сервер и пр. Для большинства из них могут быть применимы кластеры. Помимо высокой производительности при этом часто многократно повышается устойчивость системы к сбоям. n Вычислительные задачи, главную роль при решении которых играют пропускная способность сети и ее латентность (задержки прохождения пакетов). 10. 2003 Проект БЭЛи. ЗПА 2
Приложения, решающие задачу должны удовлетворять следующим требованиям n n Алгоритм должен быть разбит на относительно независимые, требующие примерно одинакового времени выполнения блоки (процессы). Параллельно работающие части алгоритма должны составлять бо’льшую по времени выполнения часть программы, а количество и объем передаваемых сообщений должны быть минимизированы (эффективность выполнения параллельных программ). Легкость сопровождения параллельных программ; Переносимость и повторное использование параллельных программ. 10. 2003 Проект БЭЛи. ЗПА 3
Операционные системы, под которыми могут работать приложения n n Windows Достоинства: распространенность, графический интерфейс. Unix (Linux) Достоинства: под Linux доступно огромное количество серверного ПО, компиляторов, библиотек, средств отладки и пр (многое – бесплатно с исходными кодами и документацией!). Linux "прозрачен" для пользователя и системного администратора, что позволяет быстрее и проще разрешать все возникающие проблемы. 10. 2003 Проект БЭЛи. ЗПА 4
Программное обеспечение межпроцессорного обмена n n n POSIX-threads (нити) - интерфейс для организации так называемых нитей (Pthreads). Поддерживается практически всеми Unixсистемами. Не подходит для практического параллельного программирования, т. к. реализуется на слишком низком уровне. Open. MP - стандарт библиотек для написания приложений, работающих на общем поле памяти (SMP, NUMA), для распараллеливания использует POSIX-threads, имеет интерфейс как к С-, так и к Fortran-программам. PVM, MPI (MPICH, WMPI, LAM) - открытые пакеты библиотек и программ, реализующие модель передачи сообщений. Стандартом де-факто является коммуникационная библиотека MPI. Существуют коммерческие и бесплатные (LAM, mpich, WMPI) ее реализации для различных операционных систем. 10. 2003 Проект БЭЛи. ЗПА 5
Программирование параллельных вычислений на неоднородных сетях компьютеров на языке mp. C n n mp. C - расширение языка Си, разработанное специально для программирования параллельных вычислений на обычных сетях разнородных компьютеров. Средства языка mp. C позволяют программисту специфицировать требуемое для параллельного решения задачи число процессов, распределить вычисления между этими процессами и синхронизировать их работу в процессе выполнения параллельной программы. Основным средством языка mp. C для описания сложных обменов данными являются подсети. Подсеть - это любое. подмножество виртуальных процессоров некоторой сети. 10. 2003 Проект БЭЛи. ЗПА 6
mp. C nmp. C допускает в качестве операндов большинства операций множества скаляров (массивы или их части). nmp. C минимизирует время при отображении виртуальных процессоров сети на реальные процессы, основываясь на информации о конфигурации и производительности компонент параллельной вычислительной системы и на информации о сравнительном объёме вычислений выполняемых различными виртуальными процессорами. nчисло процессов, вовлечённых в параллельное решение задачи, зависит от самой задачи или параллельного алгоритма её решения и определяется входными данными. 10. 2003 Проект БЭЛи. ЗПА 7
mp. C n. Средства mp. C позволяют привязывать виртуальные процессоры любой сети к некоторой системе координат и выделять отдельный виртуальный процессор путем задания его координат. n. Каждая вновь создаваемая сеть в языке mp. C имеет в точности один виртуальный процессор, общий с уже существующими на момент создания сетями. Этот виртуальный процессор называется родителем создаваемой сети является связующим звеном, через которое передаются результаты вычислений в случае прекращения её существования. n. Библиотечная функция MPCпозволяет синхронизировать работу виртуальных процессоров любой сети. 10. 2003 Проект БЭЛи. ЗПА 8
Аппаратная часть Идеальный компьютер должен иметь n n следующие характеристики: Большая производительность Хорошая масштабируемость (позволять наращивать производительность с минимальными затратами на модернизацию) Надежность, простота устройства и низкая стоимость обслуживания Простота с точки зрения программирования 10. 2003 Проект БЭЛи. ЗПА 9
Кластеры n n n Вычислительный кластер – это мультикомпьютер, состоящий из множества отдельных компьютеров (узлов), связанных между собой единой коммуникационной системой. Каждый узел имеет свою локальную оперативную память и общая физическая оперативная память отсутствует. Кластер с узлами из мультипроцессорных компьютеров называется SMP-кластером. Взаимодействие узлов между собой происходит только посредством передачи сообщений. Вычислительный кластер с узлами одинаковой архитектуры и производительности, называют однородным вычислительным кластером. Иначе – неоднородным. 10. 2003 Проект БЭЛи. ЗПА 10
Достоинства кластера n n Высокая производительность путем объединения микропроцессоров, которая недостижима в централизованном компьютере. Естественная распределенность (банк, поддержка совместной работы группы пользователей ). Надежность (выход из строя нескольких узлов незначительно снизит производительность). Наращиваемость производительности, возможность совместной работы без ощущения неудобства от географического и физического распределения людей, данных и машин. 10. 2003 Проект БЭЛи. ЗПА 11
Недостатки кластера n n n Проблемы ПО (приложения, языки, ОС). Проблемы коммуникационной сети (потери информации, перегрузка, развитие и замена). Секретность. 10. 2003 Проект БЭЛи. ЗПА 12
Список литературы 1. 2. 3. 4. 5. Воеводин Вл. В. , Параллельная обработка данных, Курс лекций А. Л. Ластовецкий, Программирование параллельных вычислений на неоднородных сетях компьютеров на языке mp. C, Интерактивный учебный курс Михайленко Константин, Параллельный стиль, Компьютерра, 2002, № 5 А. Кильпио, П. Кайгородов Параллельные системы, их создание и применение 23. 06. 2003 http: //www. parallel. ru/ Самый обширный российский сайт, посвященный суперкомпьютерам, параллельным вычислениям, кластерам. 10. 2003 Проект БЭЛи. ЗПА 13
Список литературы 6. 7. 8. 9. 10. http: //www. beowulf. org/ Проект, посвященный созданию высокопроизводительных массивно-параллельных выч. систем http: //www. computerra. ru/offline/2002/430/15838/ Обзорная статья (Параллельные архитектуры и вычисления) http: //www. computerra. ru/offline/2002/430/15844/ Обзорная статья (сборка простейшего кластера) В. А. Крюков РАЗРАБОТКА ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ ДЛЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ КЛАСТЕРОВ И СЕТЕЙ, Информационные технологии и вычислительные системы http: //koi. www. osp. ru/os/1995/06/33_print. htm. / СУПЕРКОМПЬЮТЕР 10. 2003 Проект БЭЛи. ЗПА 14
Список литературы 11. 12. 13. 14. 15. Message-Passing Interface Forum, Document for a Standard Message-Passing Interface, 1993. Version 1. 0. http: //www. unix. mcs. anl. gov/mpi/ Message-Passing Interface Forum, MPI-2: Extensions to the Message-Passing Interface, 1997. http: //www. unix. mcs. anl. gov/mpi/ Open. MP Consortium: Open. MP Fortran Application Program Interface, Version 1. 0, October 1997. http: //www. openmp. org/ DVM-система. http: //www. keldysh. ru/dvm/ Коновалов Н. А. , Крюков В. А. , Любимский Э. З. Управляемая виртуальная память. Программирование, № 1, 1977. 10. 2003 Проект БЭЛи. ЗПА 15
Список литературы 16. 17. 18. 19. 20. Portland Group Debugger. http: //www. pgroup. com Nupshot. http: //www. mcs. anl. gov/mpich/ Pablo. http: //www-pablo. cs. uiuc. edu Vampir. http: //www. pallas. de/pages/vampir. htm Елизаров Г. С. , Забродин А. В. , Левин В. К. , Каратанов В. В. , Корнеев В. В. , Савин Г. И. , Шабанов Б. М. Структура многопроцессорной вычислительной системы МВС-1000 М. Труды Всероссийской научной конференции "Высокопроизводительные вычисления и их приложения", г. Черноголовка, 30 октября - 2 ноября 2000 г. , Изд-во Московского университета, 2000. 10. 2003 Проект БЭЛи. ЗПА 16
Скачать презентацию БЭЛи ЗПА 3 4 1 Рудаков С А Программно-аппаратная
853e63b1f6a909ebb19a9dabca4b9003.ppt