- •1. Назвати основні сфери застосування високопродуктивних систем опрацювання даних і коротко їх охарактеризувати.
- •2. Навести класифікацію обчислювальних систем згідно з м.Флінном.
- •3. Навести класифікацію обчислювальних систем згідно з р.Хокні.
- •4. Навести основні архітектури високопродуктивних систем опрацювання даних.
- •5.Архітектура мрр
- •6.Архітекттура smp
- •8. Охарактерізуваті архітектуру numa.
- •9. Охарактеризувати кластерні системи.
- •10. Охарактерізуваті архітектуру grid.
- •11.Навести переваги використання багатоядерних процесорних систем у порівнянні з багатопроцесорними системами.
- •12. Навести переваги використання спеціалізованих графічних процесорів (gpu) у порівнянні з центральними процесорами (cpu) комп'ютерних систем для високопродуктивних обчислень.
- •13.Як визначається час виконання паралельного алгоритму?
- •14. Мінімальний можливий час виконання паралельного алгоритму визначається довжиною максимального шляху обчислювальної схеми алгоритму:
- •15 Основною характеристикою алгоритму, визначальною ефективність його виконання на багатопроцесорній системі є його ступінь паралелізму.
- •16. Ефективність паралельних обчислень сильно залежить від об'єму обміну у виконуваному застосуванні і від свойст коммуникатора.
- •17.Закон Амдала
- •18.Закон Густавсона – Барсиса
- •20.Навести основні принципи, яких необхідно дотримуватись при розробці паралельних алгоритмів.
- •21. Навести та охарактеризувати основні типи апаратних комунікаційних інтерфейсів для організації високопродуктивних систем опрацювання даних.
- •22. Охарактеризувати спеціалізований комунікаційний інтерфейс sci (Scalable Coherent Interface).
- •23.Охарактеризувати спеціалізований комунікаційний інтерфейс Myrinet
- •24.Охарактеризувати комунікаційний інтерфейс Gigabit Ethernet.
- •26 Охарактеризувати принципи роботи технології виклику віддалених процедур, методів, обєктів
- •27 Дати означення терміну маршалізація даних при виклику віддалених процедур
- •28 Дати означення терміну серіалізація обєктів
- •29. Пояснити причини використання клієнтської та серверної заглушок (stub) при написанні програм виклику віддалених процедур та методів.
- •30. Навести основні проблеми, які виникають при використанні технологій виклику віддалених процедур, методів, об'єктів.
- •31. Охарактеризувати технологію rpc.
- •32.Архітектура rmi.
- •1.Rmi (англ. Remote Method Invocation) - програмний інтерфейс виклику видалених методів в мові Java.
- •35. Охарактерізуваті технологію dcom
- •36. Проаналізувати використання программ з багатьма підпроцесами для організації високопродуктивних систем опрацювання даних.
- •37.Дати означення термінам семафор, м'ютекс, критична секція.
- •38.Навести основні проблеми, які виникають при використанні програм з багатьма підпроцесами, зокрема гонка процесів, вхід/вихід з критичних секцій, синхронізація підпроцесів.
- •39.Проаналізувати використання програм зі з'єднанням на основі сокетів для організації високопродуктивних систем опрацювання даних.
- •40.Дати означення терміну сокет, мережевий сокет, unix-сокет.
- •42. Охарактеризуйте технологію mpi, її призначення і реалізації
- •43. Навести приклад найпростішої програми на мові с з використанням технології mpi, яка виводить прізвище студента
- •44 Описати процес компіляції і виконання програми засобами середовища OpenMpi та компілятора gcc.
- •45.Навести необхідні функції mpi для ініціалізації і завершення mpi-коду програми.
- •46Охарактеризувати поняття групи і комунікатора у технології mpi.
- •47Навести і охарактеризувати основні типи даних mpi.
- •48Охарактеризувати основні методи для обміну повідомленнями між окремими процесами технології mpi.
- •50. Навести і охарактеризувати віртуальні топології mpi.
- •52Директива parallel
- •53Навести конструкції технології OpenMp на мові с для паралельного виконання циклу області технології OpenMp.
- •58. Охарактеризувати технологію pvm.
- •59 Проаналізувати можливість використання технології OpenMp, mpi та mpi/openmp на архітектурах mpp, smp та кластерній
- •60 Охарактеризувати високодоступні кластери
- •61 Охарактеризувати високопродуктивні кластери
- •62. Які є базові операції rpc?
- •63.Які є етапи виконання rpc.
- •64.Навести основні етапи розробки паралельних алгоритмів.
- •65.Завдання множення матриці на вектор визначається співвідношеннями
- •66.Навести і описати паралельні методи множення матриць.
- •67. Навести і описати паралельні методи розв'язку систем лінійних рівнянь.
- •67. Навести і описати паралельні методи сортування.
- •69.Навести і описати паралельні методи опрацювання графів.
- •70.Навести і описати паралельні методи розв'язання диференціальних рівнянь у частинних похідних.
- •71.Навести і описати паралельні методи багатоекстремальної оптимізації
- •72. У вихідному коді програми на мові с вставити пропущені виклики процедур підключення мрі, визначення кількості процесів і рангу процесів.
- •73. Програма, яка виводить «Hello Word from process I for n».
- •74. Програма генерації чисел в одному процесі і сумування їх у іншому процесі і надсилення результату в перший процес.
- •85.Налаштувати обчислювальний кластер засобами OpenMosix і пояснити принципи його роботи
- •88.Пояснити що таке mfs і продемонструвати прозору взаємодію файлових систем кластера
- •89. Написати програму з використанням бібліотеки Posix threads на мові с з метою тестування роботи кластера під керуванням OpenMosix. Тестування провести з замірами часу.
21. Навести та охарактеризувати основні типи апаратних комунікаційних інтерфейсів для організації високопродуктивних систем опрацювання даних.
-myrinet
-sci (scalable coherent interface)
-infiniband
-gigabit ethernet
-fastethernet
Myrinet (ANSI/VITA 26-1998) - широко вживаний для побудови кластерів тип комунікаційного середовища.
Характеристики
Топологія: комутована, елементом комутації є матриця 8х8. Комутатори на її основі підтримують до 128 портів. Для побудови великих мереж використовуються різні варіанти топології Fat Tree, найкраща продуктивність досягається з використанням Clos Network. Програмне забезпечення: низькорівневий інтерфейс програмування GM, MPICH/GM, PVM/GM, стік TCP/IP, а також комерційні продукти - MPIPro, Scali MPI Connect.
Ethernt (эзернет, від латів. aether - ефір) - пакетна технологія комп'ютерних мереж, переважно локальних.
Gigabit Ethernet (GbE) - термін, що описує набір технологій для передачі пакетів Ethernet зі швидкістю 1 Гбіт/с. Він визначений в документі IEEE 802.3-2005. Існують чотири різних фізичних шари стандартів для Gigabit Ethernet, використовуючи оптоволокні (1000Base-X) кабель, вита пара (1000Base-T), або збалансований мідний кабель (1000Base-CX).
В IEEE 802.3z стандарт включає 1000Base-SX для передачі багатомодові волокна, 1000Base-LX для передачі одномодові волокна, і майже застарілих 1000Base-CX для передачі збалансованим мідним кабелем. Ці стандарти використовують 8b/10b кодування, який розширює канал на 25%, з 1000 Мбіт / с до 1250 Мбіт / с для забезпечення DC збалансований сигнал. Символи надіслано з допомогою NRZ.
IEEE 802.3ab, який визначає широко використовуються 1000Base-T тип інтерфейсу, що використовує іншу схему кодування, з тим щоб тримати швидкість як можна більш низькому рівні, що дозволило передачі по витій парі.
Fast Ethernet (Швидкий Ethernet) - термін, що описує набір стандартів Ethernet для пакетної передачі даних з номінальною швидкістю 100 Мбіт/с, що в 10 разів швидше за початкову для Ethernet швидкість у 10 Мбіт/с
Більш складна структура фізичного рівня технології Fast Ethernet викликана тим, що в ній використовуються три варіанти кабельних систем: волоконно-оптичний багатомодовый кабель, використовуються два волокна; кручена пари категорії 5, використовуються дві пари; кручена пари категорії 3, використовуються чотири пари. Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви (мал. 3.21): l00Base-TX для двопарного кабелю на неекранованій кручений парі UTP категорії 5 чи екранованій кручений парі STP Type 1; 100Base-T4 для кабелю з чотирьох пар на неекранованій кручений парі UTP категорії 3, 4 чи 5; l00Base-FX для багатомодового оптоволоконого кабелю, використовуються два волокна.
Infiniband — високошвидкісна комутована послідовна шина, що застосовується як для внутрішніх (внутрісистемних), так і для міжсистемних з'єднань.
Подібно PCI Express Infiniband використовує двонаправлену послідовну шину. Базова швидкість - 2,5 Гбіт/с в кожному напрямі; зараз (2006 р.) застосовуються, найчастіше, Single Data Rate (SDR) канали (англ. lanes) 1x, 4x і 12x. Підтримується також робота з Double Data Rate (DDR, 20 Гбіт/с) і Quad Data Rate (QDR, 40 Гбіт/с).
Основне призначення Infiniband - міжсерверні з'єднання, у тому числі і для організації RDMA (Remote Direct Memory Access).
Протоколи і API
Infiniband використовується наступними протоколами і API:
RDMA (англ. Remote Direct Memory Access)
uDAPL (англ. User Direct Access Programming Library)
IPoIB (IP over Infiniband)
SRP (англ. SCSI RDMA Protocol)
DDP (англ. Direct Data Placement
SDP (англ. Socket Direct Protocol)
Характеристики
Виробники: найбільш поширені апаратні рішення від компаній Qlogic, Mellanox, Voltaire, Topspin (компанія Topspin була придбана компанією Cisco в 2005-м року).
Тести виробників показують пропускну спроможність на рівні MPI близько 800 Мб/сек і час затримки 1-7 мкс.
Топологія: комутована з використанням Fat Tree для великих конфігурацій, існуючі комутатори підтримують велику кількість (>256) портів (Прімер:silverstorm).
Програмне забезпечення: драйвери від виробників апаратних засобів, різні бібліотеки MPI як комерційні так і безкоштовні.
Корпорацією Oracle Corporation був розроблений спеціальний протокол RDS, орієнтований на роботу з цією шиною.
SCI (Scalable Coherent Interface), є ANSI/IEEE стандартом, що визначає неймовірно гнучкий високошвидкісний протокол передачі даних для з'єднань «крапка-крапка».
SCI - це не LAN, а мережева технологія для багатопроцесорних систем. За своєю суттю, SCI - це провідна технологія для побудови масштабованих мультипроцесорних систем, оскільки вона дозволяє уникнути вузьких місць, присутніх в традиційних шин і мережевих технологій. SCI сьогодні широко використовується для побудови серверних кластерів такими компаніями як Sun Microsystems, а також для побудови мультипроцесорних систем в озброєних силах і в аерокосмічної області. SCI також активно упроваджується в надпотужних системах паралельних обчислень в дослідницьких центрах по всьому світу.