20. Узлом кластера не могут считаться…

напишу что может:

Кластер представляет собой два или больше компьютеров (часто называемых узлами), объединяемых при помощи сетевых технологий на базе шинной архитектуры или коммутатора и предстающих перед пользователями в качестве единого информационно-вычислительного ресурса. В качестве узлов кластера могут быть выбраны серверы, рабочие станции и даже обычные персональные компьютеры.

Класс I. Класс машин строится целиком из стандартных деталей, которые продают многие продавцы компьютерных компонент (низкие цены, простое обслуживание, аппаратные компоненты доступны из различных источников).

Класс II. Система имеет эксклюзивные или не широко распространенные детали. Этим можно достичь очень хорошей производительности, но при более высокой стоимости.

Как уже указывалось выше, кластеры могут существовать в различных конфигурациях. Наиболее употребляемыми типами кластеров являются:

• Системы высокой надежности.

• Системы для высокопроизводительных вычислений.

• Многопоточные системы.

(КОВАЛЕНКО)

21. Коммуникационные процессоры предназначены для:

позволяет в значительной мере освободить вычислительный процессор от нагрузки, связанной с передачей сообщений между процессорными узлами.

предназначенных для оптимизации сетевой работы

22. Распределенные вычисления – это один из возможных режимов выполнения независимых частей программы, а именно:параллельная обработка данных, при которой используется несколько обрабатывающих устройств, достаточно удаленных друг от друга и в которых передача данных по линиям связи приводит к существенным временным задержкам

23. Характеристика параллельного алгоритма «ускорение» определяет…

предельные возможности архитектуры.

24. Организация матричных процессоров предполагает наличие

одного управляющего устройства и большого числа процессорных элементов, работающих параллельно

25. Суперкластер sgi Altix 3000…

масштабируется до сотен процессоров и до 1 Tбайт памяти (с перспективой масштабирования до 2048 процессоров и до 16Tбайт общей памяти).

Доп.Информация по 21-25

21

Коммуникационные процессоры

Коммуникационные процессоры – это микрочипы, представляющие собой нечто среднее между жесткими специализированными интегральными микросхемами и гибкими процессорами общего назначения. Коммуникационные процессоры программируются, как и привычные для нас ПК-процессоры, но построены с учетом сетевых задач, оптимизированы для сетевой работы и на их основе производители – как процессоров, так и оборудования – пишут программное обеспечение для специфических приложений. Коммуникационный процессор имеет собственную память и оснащен высокоскоростными внешними каналами для соединения с другими процессорными узлами. Его присутствие позволяет в значительной мере освободить вычислительный процессор от нагрузки, связанной с передачей сообщений между процессорными узлами. Скоростной коммуникационный процессор с RISC-ядром позволяет управлять обменом данными по нескольким независимым каналам, поддерживать практически все распространенные протоколы обмена, гибко и эффективно распределять и обрабатывать последовательные потоки данных с временным разделением каналов.

Сама идея создания процессоров, предназначенных для оптимизации сетевой работы и при этом достаточно универсальных для программной модификации, родилась в связи с необходимостью устранить различия в подходах к созданию локальных сетей (различные подходы к архитектуре сети, классификации потоков и т.д.). Несомненно, истинной причиной бума сетевых процессоров стало ускорение темпов развития рынка. Когда рынок движется на «Internet-скорости», поставщики оборудования уже не могут тратить по два года на разработку специализированных микросхем для реализации конкретных сетевых функций. Эти два года (и вложенные деньги) будут потрачены зря, если рынок за это время уйдет в другом направлении. Выход один – разрабатывать процессоры, которые поставщики оборудования могут внедрить и выпустить в новом продукте в течение нескольких месяцев. Бум сетевых процессоров, окончательно оформившийся в середине 1999 г., не был кратким, и в последующие годы индустрия развивалась крайне бурно.

По прогнозам одних аналитиков, очень скоро специальные микросхемы будут вытеснены стандартными сетевыми процессорами. Другие аналитики считают, что у сетевых процессоров, без сомнения, есть будущее, но они смогут преобладать только на некоторых сегментах рынка, где необходимы укороченные циклы разработки, быстрота и гибкость.

Предполагается, что на этом рынке не будет преобладать какая-либо одна компания, как, например, Intelна рынке ПК. Однако считается, чтоIntelостанется одним из ключевых игроков, разделив $2,9 млрд. сIBM,Motorolaи дюжиной других компаний.

Новая серия коммуникационных процессоров INTELIXP4xxпостроена на базе распределенной архитектурыXScaleи включает мощные мультимедийные возможности, а также развитые сетевые интерфейсыEthernet. Сочетание высокой производительности и низкого энергопотребления позволяет эффективно применять коммуникационные процессорыINTELне только в классических сетевых приложениях, но и для построенияInternet-ориентированных встраиваемых систем промышленного назначения.

Эффективность работы промышленных предприятий сегодня напрямую зависит от гибкости применяемых систем автоматизированного управления. Крупные производственные установки требуют использования нескольких децентрализованных систем управления, связанных друг с другом мощной информационной сетью, способной работать в сложных промышленных условиях. Зачастую эти средства промышленной коммуникации призваны обеспечить возможность гибкого управления, программирования и контроля работы распределенных систем управления из удаленных диспетчерских пунктов. Достижение этих целей возможно с помощью коммуникационных процессоров, предназначенных для подключения персональных компьютеров к промышленным информационным сетям. Дополнительные возможности, обеспечиваемые коммуникационными процессорами, должны быть интересны, прежде всего, тем пользователям, которым необходимо осуществлять сложные транзакции или наладить прямую голосовую и видеосвязь в рамках сетевой инфраструктуры.

22

распределенные вычисления; данный термин обычно используют для указания параллельной обработки данных, при которой используется несколько обрабатывающих устройств, достаточно удаленных друг от друга и в которых передача данных по линиям связи приводит к существенным временным задержкам; как результат, эффективная обработка данных при таком способе организации вычислений возможна только для параллельных алгоритмов с низкой интенсивностью потоков межпроцессорных передач данных; перечисленные условия является характерными, например, при организации вычислений в многомашинных вычислительных комплексах, образуемых объединением нескольких отдельных ЭВМ с помощью каналов связи локальных или глобальных информационных сетей.

23

Ускорение определяется выражением:

,

гдеT₁— время решения задачи на однопроцессорной системе, аT_n— время решения той же задачи наn — процессорной системе.

24

Закон Амдала определяет принципиально важные для параллельных вычислений положения:

1. Ускорение вычислений зависит как от потенциального па-

раллелизма задачи (величина 1-a), так и от параметров аппаратуры

(числа процессоров n).

2. Предельное ускорение вычислений определяется свойствами задачи.

25

Седьмого января 2003 года компания SGI представила новое семейство 64-х разрядных Linux-серверов и суперкластеров, названныхSGI Altix 3000. Система SGI Altix 3000 использует процессоры Intel Itanium 2 и основана на архитектуре глобальной разделяемой памяти SGI Numaflex, которая является реализацией архитектуры неоднородного доступа к памяти (NUMA). NUMAflex появилась в 1996 году и с тех пор использовалась в известной серии серверов и суперкомпьютеров SGI Origin, основанных на процессорах MIPS и 64-разрядной операционной системе IRIX. Дизайн NUMAflex позволяет помещать процессор, память, систему ввода/вывода, соединительные провода, графическую подсистему в модульные компоненты, иначе называемые блоками или кирпичиками. Эти кирпичики могут комбинироваться и конфигурироваться с большой гибкостью, чтобы удовлетворять потребности клиента в ресурсах и рабочей нагрузке. Используя этот дизайн третьего поколения, компания SGI смогла создать систему SGI Altix 3000 на основе традиционных блоков ввода/вывода (IX- и PX-блоки), хранения данных (D-блоки) и соединительных компонентов (маршрутизирующие блоки/R-блоки). Основным отличием этой новой системы является процессорный блок (C-блок), который содержит процессоры Itanium 2.

Ключевой особенностью системы является использование каскадируемых коммутаторов в маршрутизирующих элементах. Каскадируемые коммутаторы обеспечивают системе малые времена задержки, или замедление доступа к памяти, несмотря на модульную конструкцию. Это критично для машин, использующих архитектуру неоднородного доступа к памяти (NUMA). Задержки всегда были проблемой в архитектуре NUMA, так как память распределяется между узлами, а не сосредоточена в одном месте. Каскадируемые коммутаторы используют каталогизируемую схему памяти для отслеживания данных, находящихся в разных кэшах. В результате меньшие объемы данных пересылаются между частями памяти, что выливается в понижение задержек по сравнению с традиционными системами, основанными на шинах.

В недавних тестах SPECfp_rate_base2000 система SGI Altix 3000 (1 ГГц) показала мировой рекорд производительности в операциях с плавающей точкой для 64-процессорного сервера со значением 862. Наиболее близкий результат для 64-процессорных систем с единым образом операционной системы показал сервер HP Superdome (875 МГц) со значением 267 – меньше трети производительности системы SGI. По сравнению с 32-процессорными системами SGI Altix 3000 показал производительность в 1,8 раз большую, чем IBM eServer p690 (1,3 ГГц) и в 3,5 раза большую, чем HP Superdome (750 МГц). 32-процессорная система SGI получила 443 очка, IBM eServer p690 – 251, HP Superdome – 128. Результаты 32-процессорного сервера SGI Altix 3000 демонстрируют превосходство на 300 процентов по критерию цена/производительность по сравнению с IBM eServer p690.

Серверы и суперкластеры SGI Altix 3000

Сегодня преуспевающей считается та компания, которая может решать проблемы исследований, проектирования и производства более эффективно, чем конкуренты. Подобные задачи требуют от компьютеров высоких скоростей обработки, позволяющих манипулировать терабайтами данных быстрее, чем было возможно прежде. Корпорация SGI (http://www.sgi.com), ранее известная как Silicon Graphics, — несомненный лидер в производстве высокопроизводительных вычислительных систем и комплексных решений для обработки и визуализации данных. Имея профессиональную техническую команду и более чем двадцатилетний опыт в своей области, компания предлагает законченные решения для построения, развития и поддержки внедряемых систем.

В начале года SGI объявила о начале производства семейства серверов и суперкластеров SGI Altix 3000, которые объединяют суперкомпьютерную архитектуру SGI с процессорами Intel Itanium 2 и операционной системой Linux. Данное семейство было разработано для нужд пользователей, стремящихся к достижению новых высот производительности коммерческих и открытых приложений в таких областях, как научные исследования и образование, производство и энергетика.

Семейство SGI Altix 3000 обладает возможностью масштабирования от четырех процессоров Intel Itanium 2 до нескольких сотен. Систему можно сконфигурировать с несколькими терабайтами памяти, при этом каждый модуль памяти может быть распределен в рамках процессорного узла, делая максимально эффективным использование всей доступной памяти на протяжении всего времени.

Каждый узел, содержащий до 64 процессоров Itanium 2 и 512 Гбайт памяти, работает под управлением единого образа ОС Linux. Встроенные скоростные кластерные межсоединения позволяют передавать данные до 200 раз быстрее по сравнению с обычными кластерными методами. В результате узких мест при передаче данных не существует, потому что процессоры не выполняют пустые циклы, ожидая получения данных из памяти. Это позволяет эффективно масштабировать SGI Altix 3000 до сотен, а в перспективе — до нескольких тысяч процессоров.

Как отмечают разработчики, SGI Altix 3000 — первый в мире кластер, использующий глобальную общую память, распределенную между узлами и операционными системами. Обычно суперкомпьютеры требуют больших объемов общей памяти для обсчета сложных моделей, таких, как глобальное предсказание погоды или моделирование в аэродинамической трубе при проектировании самолетов, где невозможно разбить данные на части. Сочетание глобальной общей памяти и ОС Linux создает новые возможности для пользователей системы SGI Altix 3000, построенной подобно кластеру, но работающей как суперкомпьютер.

Результаты испытаний показывают, что SGI Altix 3000 занимает лидирующие позиции по производительности и соотношению цена/производительность, превосходя традиционные кластеры, высокопроизводительные серверы и векторные суперкомпьютеры. Основу для подобных результатов создает сбалансированная архитектура, обеспеченная специальной системой межсоединений SGI NUMAlink. Как и в семействе SGI Origin 3000, в новом семействе серверов SGI Altix 3000 система NUMAlink обеспечивает обмен информацией между узлами кластера на два порядка быстрее, чем стандартные кластерные межсоединения. Данные перемещаются по шине SGI NUMAlink из одного конца в другой и обратно меньше чем за 50 нс, обеспечивая сбалансированную производительность на суперкомпьютерных вычислениях. Латентность ультраскоростной шины NUMAlink и высокая пропускная способность обеспечивают эффективность использования общей памяти.

Семейство серверов и суперкластеров SGI Altix 3000 доступно как в виде настольной системы начального уровня, так и в виде масштабируемого суперкластера. Сервер начального уровня включает четыре процессора и до 32 Гбайт оперативной памяти (с возможностью масштабирования до 12 процессоров и 96 Гбайт памяти). Суперкластер масштабируется до сотен процессоров и до 1 Tбайт памяти (с перспективой масштабирования до 2048 процессоров и до 16 Tбайт общей памяти). Во все модели SGI Altix 3000 можно устанавливать анонсированный процессор Intel Itanium 2 (Madison).

На конференции Linux World компания SGI представила новые сервисы и расширенную поддержку для семейства серверов и суперкластеров SGI Altix 3000. Опыт инженеров SGI позволяет точно оценить потребности, цели и эксплуатационную среду своих клиентов с тем, чтобы создать Linux-решение, обеспечивающее максимальную производительность коммерческих и внутренних приложений. SGI Altix 3000 на машинном уровне совместим с 64-разрядной версией Linux. Пользователи, располагающие кодами, которые уже работают на 64-разрядной версии Linux, смогут сразу начать работу и без дополнительных усилий воспользоваться преимуществами нового решения. Кроме того, SGI Altix 3000 предлагает эффективный набор инструментов для управления данными, контроля производительности, распределения нагрузки и управления ресурсами, с которыми легко отладить код так, чтобы использовать производительность кластера на полную мощность.

Весной этого года SGI объявила о заключении контракта на поставку суперкластера SGI Altix 3000 британскому консорциуму COSMOS. Реализация данного проекта позволит проводить совместные исследования в области моделирования истории Вселенной, начиная с первых долей секунд после Большого Взрыва и до сегодняшнего дня, т. е. во временном интервале порядка 14 млрд лет.

Изначально в качестве вычислительной платформы в COSMOS использовался 32-процессорный сервер SGI Origin 2000, который позднее был заменен на более мощный 64-процессорный графический суперкомпьютер семейства SGI Onyx с системой хранения данных CXFS. Кроме 64-разрядной системы SGI Altix 3000 (128 процессоров Intel Itanium 2), в состав решения, установленного в Кембриджском университете, входит специальное графическое оборудование и дополнение к системе хранения данных CXFS в виде 2-Гбайт сети хранения данных и системы хранения SGI TP9400 объемом 6 Тбайт.

(КИРИЛЛОВА, СМИРНОВ)