- •Многомашинные и многопроцессорные вс. Суперкомпьютеры и кластерные системы. (Слайд 1)
- •1. Определение и классификация вычислительных систем
- •1.1. Классификация вс по назначению
- •1.2. Классификация вс по типу построения
- •1.3. Классификация вс по типу эвм или процессоров (Слайд 3)
- •1.4. Классификация вс по степени территориальной разобщенности вычислительных модулей (Слайд 3)
- •1.5. Классификация вс по методам управления элементами вс (Слайд 3)
- •1.6. Прочие классификационные признаки вс (Слайд 3)
- •2. Архитектура вычислительных систем
- •3. Многопроцессорные структуры вс (пример построения)
- •4. Суперкомпьютеры
- •4.1. История создания (Слайд 14).
- •4.2. Современные суперкомпьютеры (Слайд 15).
- •4.3. Некоторые современные суперкомпьютеры 2010 – 2011 года
- •1.Jugene - производительность 825 терафлопс (2010 г.) (Слайд 16).
- •2.Kraken - производительность 831 терафлопс (2010 г.) (Слайд 17).
- •3.Ibm Roadrunner - производительность 1,042 петафлопс(2010 г.) (Слайд 19).
- •4. Condor Claster - производительность – 0,5 петафлопса. (2010 г.) (Слайд 20).
- •5.SuperMuc - производительность до 3 петафлопсов (2010 г.) (Слайд 21).
- •6. Jaguar - производительность 1,7 петафлопс(2011 г.) (Слайд 22).
- •7.Tianhe-1 - производительность 2,57 (4,7) петафлопса (2011 г.) (Слайд 24).
- •8.K computer - производительность 10,51 (11,28) петафлопс (2011 г.) (Слайд 25).
- •9.Экзафлопсный суперкомпьютер (Слайд 26).
- •1.4. Рейтинг суперкомпьютеров тор-50 за 2011 год.
- •1.5. Современные отечественные суперкомпьютеры (Слайд 28).
- •Персональные суперкомпьютеры
- •6. Кластерные системы
2. Архитектура вычислительных систем
Архитектура ВС - совокупность характеристик и параметров, определяющих функционально-логическую и структурную организацию системы и затрагивающий в основном уровень параллельно работающих вычислителей.
Классификация архитектур была предложена М. Флинном (М. Flynn) в начале 60-х гг. XX в. В основу такой классификации заложено два возможных вида параллелизма:
-
независимость потоков заданий (команд), существующих в системе,
-
независимость (несвязанность) данных, обрабатываемых в каждом потоке.
С появлением систем, ориентированных на потоки данных и использование ассоциативной обработки, данная классификация может быть некорректной. Но она является справедливой для ВС, в которых вычислительные модули построены на принципах классической структуры ЭВМ:
-
ОКОД - одиночный поток команд - одиночный поток данных (SISD - Single Instruction Single Data - одиночный поток инструкций - одиночный поток данных) (Слайд 7);
Архитектура ОКОД (с одним вычислителем) охватывает все однопроцессорные и одномашинные варианты систем. Все ЭВМ классической структуры попадают в этот класс. Здесь параллелизм вычислений обеспечивается путем совмещения выполнения операций отдельными блоками АЛУ, а также параллельной работой устройств ввода-вывода информации и процессора.
-
ОКМД - одиночный поток команд - множественный поток данных (SIMD - Single Instruction Multiple Data - одиночный поток инструкций - множественный поток данных) (Слайд 8);
Архитектура ОКМД предполагает создание структур векторной или матричной обработки. Системы этого типа обычно строятся как однородные, т.е. процессорные элементы, входящие в систему, идентичны и все они управляются одной и той же последовательностью команд. Однако каждый процессор обрабатывает свой поток данных - задачи обработки матриц или векторов (массивов), задачи решения систем линейных и нелинейных алгебраических и дифференциальных уравнений, задачи теории поля и др. В структурах данной архитектуры, как правило, соединения между процессорами напоминают матрицу.
-
МКОД - множественный поток команд - одиночный поток данных (MISD - Multiple Instruction Single Data - множественный поток инструкций - одиночный поток данных) (Слайд 9);
Архитектура МКОД предполагает построение своеобразного процессорного конвейера, в котором результаты обработки передаются от одного процессора к другому по цепочке. В современных ЭВМ по этому принципу реализована схема совмещения операций, в которой параллельно работают различные функциональные блоки, и каждый из них делает свою часть в общем цикле обработки команды.
-
МКМД - множественный поток команд - множественный поток данных (MIMD - Multiple Instruction Multiple Data - множественный поток инструкций - множественный поток данных) (Слайд 10).
Архитектура МКМД предполагает, что все процессоры системы работают с различными программами и с индивидуальным набором данных. В простейшем случае они могут быть автономны и независимы. Такая схема использования ВС часто применяется во многих крупных вычислительных центрах для увеличения пропускной способности центра.
МКМД - архитектура является наиболее перспективной для вычислительных систем. Ей присущи все перечисленные виды параллелизма. Этот класс дает большое разнообразие структур, сильно отличающихся друг от друга своими характеристиками (См. Рис. 2-10).