4.1 Негізгі түсініктер
4.2 MATLAB Parallel Computing Toolbox
4.3 Matlab r2011b орнату
Сабақ мақсаты: MATLAB Parallel Computing Toolbox, кластер туралы түсіндіру.
Негізгі түсініктер:Параллельді MatLab, Parallel Computing Toolbox, Matlab Distributed Computing Server, MatLab R2011b жүйесі, кластер, license_standlone.dat, license_server.dat.
Әдебиеттер: [1,4,5]
4.1 Негізгі түсініктер
MatLab (MatrixLaboratory) жүйесі – TheMathWorks компаниясының өнімі, математикалық есептеулерді орындауға арналған. Объектіні модельдеу және басқару жүйесін өңдеу, коммуникациялық жүйелерді жобалау, сигналдар мен суреттерді өңдеу, сигналдарды өлшеу мен тестілеу, қаржылық модельдеу, есептік биология, матрицалық есептерді программалау, нейрондық желілер және т.б. есептеу облыстарындағы ғылыми және қолданбалы есептерді шығарудағы негізгі құралдардың бірі болып табылады.
|
MATLAB JAVA программасымен интеграцияланады. Жақсы графикалық мүмкіндіктер деректерге анализ жасай алады. |
MATLAB-тан бөлек тағы екі әйгілі техникалық есептеу ортасы бар(сурет 23):
Сурет 23 - Әйгілі техникалық есептеу орталары
Бұл үш пакеттің танымалдылығы жөнінде ортақ көрініс төмендегі кестеде көрсетілген (1 кесте) [7]:
1 кесте – Әйгілі матпакеттерді салыстыру
|
Rambler |
Yahoo |
CiteSeer |
|
MATLAB |
18 900000 |
31 000 |
55 100 670 |
20 922 |
Maple |
15 300 000 |
Common word |
5 090 046 |
5 201 |
Mathematica Wolfram |
792 000 |
4 000 |
3 680 012 |
486 |
MATLAB басқа дәстүрлі программалаумен салыстырғанда (C/C++, Java, Pascal, FORTRAN) типтік есептерді шығаруда айтарлықтай уақыт үнемдейді және жаңа алгоритмді өңдеу жұмысын жеңілдетеді[8].
Matlab құндылығы – бұл, ең біріншіден, матрицалық операциялардың қарапайымдылығ мен көп сандық программалық пакеттердің бар болуы, олардың арасында ParallelComputingToolbox, қатар параллельді программалаудың деңгейіндегі Matlab кеңейтуі.
Кластерде орындалатын Matlab параллельді есептеуі үшін мыналар қажет:
1) Parallel Computing Toolbox (бұрынғы атауы Distributed Computing Toolbox);
2) Matlab Distributed Computing Server (бұрынғы атауы Matlab Distributed Computing Engine).
Сонымен қатар, мамандандырылған Toolboхтар да көп қолданылады, мысалы: SIMULINK, Signal_Blocks, Image_Acquisition_Toolbox, Image_Toolbox, MAP_Toolbox, Neural_Network_Toolbox, Optimization_Toolbox, PDE_Toolbox[9,10].
4.2 MATLAB Parallel Computing Toolbox
MATLAB Parallel Computing Toolbox – бұл MATLAB та орындалатын параллельді алгоритмдерді жазудың арнайы құралдары мен функцияларының жиынтығы. Ол локальды көп процессорлармен қатар, үлестіруші есептеу ресурстарында қолдана алады.
ParallelComputingToolbox мынадай топтарға арналған (сурет 24):
Сурет 24 – ParallelComputingToolbox топтары
MATLAB тілінде негізгі тапсырмалар жасалғанмен, басқа да кез келген кеңейтілім пакеттерінде де қолданыла береді. Пакет сонымен қатар, MPI
хабарламасын жеткізу интефейсін ұстап тұрады.Бұл MATLAB-та параллельді есептеулермен бірге тиімді ұсыныстарды жасауға мүмкіндік береді.
MATLABDistributedComputingServer
Сурет 25 -MATLAB Distributed Computing Server пакеті
MATLABDistributedComputingServer – бұл MATLAB кеңістігіндегі үлестіруші есеп ұйымдарына арналған пакеттің серверлік бөлігі (сурет 25).
ParallelComputingToolbox – пакетттің клиенттік бөлігі. Бұл екі өнімде үлестіруші есеп ресурстарындағы үлестіруші қосымшаларды жасап шығаруға жол ашады.
MathWorksJobManager жоспарлаушысы есептің декомпозиция жолымен жеткен есептеулердегі орындаушылық ара-қатынасты бөледі.Жұмыс станцияларына жоспарлаушылар тапсырмалардың орындалуы мен оны орындаушыларды құрылымдастырады. Ол желіге қосулы тұрған кез келген машинада құрыла алады және әр қилы қолданушылардың әрқилы платформалық есептерін өңдей алады.
MATLABDistributedComputingServer сонымен қатар, жоспарлаушылардың типтік интерфейстерін ұстап тұрады, бұл басқа әзірлеуші фирмалардың өнімдерін MathWorks үйлестуруші есептеу тәсілдерін ықпалдауға мүмкіндік береді.
Үлестіруші есептеу ұйымдарына арналған негізгі мүмкіндіктер:
MATLAB тың көмегімен үлестіруші есептеу ресурстарын қолданудың қарапайым жолы
Параллельді есептеулерге арналған MPIхабарламасын жеткізудің интерфейсін қолдау
MathWorksJobManager қолдану арқылы есептерді орындауда процессорды басқару немесе жоспарлаушылардың көмегімен (Platform LSF, WindowsComputeClusterServer);
Бірнеше қолданушылардың бір кластер ресурсына рұқсаты.
Matlab түсіндіруші тілге жатады, бірақ бұл ірі масштабты ғылыми есептеулер тіліне жатпайтын сияқты көрінуі мүмкін.Тілдің барлық потенциалдық мүмкіндіктері кең кітапханалық жиынтығымен қатар векторизациялық операцияға қатысты жасалып отырады. Векторлаудың концепция түсінігі Matlab та тиімді кодты жазуда орталық орынды алып отыр.Барлық деректер вектордың RAM түрінде сақталады, сондықтан да Matlab та орындалатын есептеу алгоритмінің жылдамдығы векторлық операцияның қолданылуына тікелей қатысты [11].
Кластер – ортақ мүдделі, желі бойынша байланысқан бірнеше компьютер.
Кластер бір ғана монитормен және енгізу\шығару құрылғыларымен басқарылады. Бұл үшін BIOS арқылы басқа компьютерлердегі тышқан, перне тақта және мониторды өшіругеде болады. Егер, бұл операциялар орындалмаған болса, онда операциялық жүйені жүктеу барысында келіспеушілік жағдайлар тууы да мүмкін(бұл жерде BIOS түрлі конфигурацияларын ескеру қажет).
Мониторперне тақта және тышқанды өшіргеннен кейін, басқа серверді қосу үшін төмендегі әрекеттерді орындау қажет:
Start – All Programs – Accessories – Communications – Remote Desktop Connection – мысалы,192.168.0.2.
Екінші серверді қосу үшін төмендегі комбинациялардың командасын орындау қажет Start – ShutDown және Comment терезесінде: кез келген символды басып және ОК батырмасын басу қажет (сурет26).
Сурет 26 - Серверді өшіру терезесі
Бақылау сұрақтары:
MatLab мақсаты мен міндеті?
Кластерде MatLab пен бірге есептеуді орындау үшін қандай өнім қажет?
Parallel Computing Toolbox мақсаты?
Parallel Computing Toolbox тің негізгі ерекшеліктерін атаңыз?
Parallel Computing Toolbox тің жүйелік қандай міндеттері бар?
Matlab Distributed Computing Server мақсаты?
Matlab Distributed Computing Server дің негізгі ерекшеліктерін атаңыз?
Matlab Distributed Computing Server дің жүйелік қандай міндеттері бар?
MatLabR2011b орнатудағы негізгі кезеңдер
Жүйеніі орнатудың қандай түрлері бар?
Жүйені орнату барысында лицензияның қандай түрдері ұсынылады?
Желіде жұмыс істеу үшін жүйе қалай орнатылады?
Тұжырым:MatLab (MatrixLaboratory) жүйесі, MATLAB Parallel Computing Toolbox туралы және MATLAB R2011B қалай орнату керектігі қарастырылады.
Дәрістің тақырыбы 5: Рarfor операторы
Жоспар:
5.1 MATLABPOOL