- •Предпроектный анализ
- •Введение
- •Анализ кластерных технологий в контексте лабораторного практикума
- •Типы кластеров
- •Кластеры высокой доступности
- •Кластеры распределения нагрузки
- •Вычислительные кластеры
- •Системы распределенных вычислений (grid)
- •Показатели эффективности параллельного алгоритма
- •Средства разработки и поддержки параллельных приложений
- •Принципы работы среды mpich
- •Кластер миит т-4700
- •Обоснование целесообразности разработки
- •Требования к документации
- •Требования к техническому обеспечению
- •Требования к рабочим станциям
- •Требования к разрабатываемому по
- •Требования к показателям назначения
- •Анализ исходных данных
- •Разработка лабораторного комплекса «кластерные системы»
- •Разработка методического обеспечения для лабораторного комплекса
- •Содержание лабораторных работ
- •Рабочее задание для лабораторной работы №1
- •Рабочее задание для лабораторной работы №2
- •Рабочее задание для лабораторной работы №3
- •Разработка программного обеспечения для лабораторного комплекса
- •Настройка mpich2
- •Создание общего сетевого ресурса
- •Описание хода лабораторной работы №1 Создание mpi-программы в Visual Studio
- •Листинг программы mpi-программы
- •Запуск mpi-программ
- •Балансировка
- •Результаты выполнения mpi-программы
- •Построение графиков
- •Лабораторная работа №2
- •Подготовка рабочего места для выполнения лабораторной работы №2
- •Описание хода лабораторной работы №2 Подключение к кластеру миит т-4700
- •Компиляция программы
- •Листинг программы mpi-программы
- •Составление скрипта задания
- •Запуск заданий
- •Занесение данных в таблицу
- •Построение диаграмм
- •Системотехнический расчёт: расчёт показателей эффективности вычислений
- •Описание показателей эффективности параллельных вычислений
- •Описание хода лабораторной работы №3
- •Анализ человеко-машинного взаимодействия
- •Обзор теории тестовых заданий (Item response theory).
- •Процедура расчёта
- •Построение характеристических кривых для заданий
- •Обсуждение результатов и дальнейших действий
- •Экономическая часть
- •Постановка экономической задачи.
- •Расчет затрат, связанных с разработкой лабораторного комплекса.
- •Экономическая эффективность
- •Расчёт показателей эффективности
- •Расчет затрат по эксплуатации лабораторного комплекса.
- •Расчёт эффективности разработки.
- •Список источников
- •Приложения
- •Приложение 1. Листинг разработанного по
- •Листинг программы Интерфейс для mpich
- •Листинг тестирующей mpi-программы
- •Приложение 2. Инструкция по написанию и запуску заданий на кластере миит т-4700.
Требования к документации
В ходе дипломного проектирования должны быть разработаны:
методические материалы для выполнения всех лабораторных работ;
инструкция пользователя для разрабатываемой программы
Требования к техническому обеспечению
Кластер устанавливается на имеющуюся в учебном классе операционную систему
Вычислительные узлы кластера должны загружаться в автоматическом режиме, без участия пользователя
Подключение к кластеру дополнительных вычислительных узлов должно происходить без перенастройки системы
Кластер должен быть представлен пользователю как единый ресурс
Управление процессами осуществляется через терминал
Должна быть предусмотрена возможность подключения различных по производительности узлов и решена задача балансировки нагрузки между вычислительными узлами.
Для выполнения работы необходима, сеть из нескольких компьютеров.
Требования к рабочим станциям
Аппаратные:
ЦП вычислительного узла с тактовой частотой не менее 900 MHz
256 Мб ОЗУ на всех вычислительных узлах
Вычислительные узлы должны быть связаны в вычислительную сеть Fast Ethernet (для обучения допустимы Ethernet/Wi-Fi).
Операционная система:
Windows Server 2003
Windows XP
Windows Vista
Windows 7
Программное обеспечение:
В качестве среды разработки будет использоваться Visual Studio 2008 или 2010 (возможно использование бесплатной версии Express).
Программное обеспечение MPICH2.
Требования к разрабатываемому по
Комплект MPICH2 включает пользовательский интерфейс для запуска параллельных программ wmpiexec.exe. Программа, на основании данных, введённых пользователем, генерирует команду запуска и выполняет её. Данный интерфейс имеет следующий недостаток: команды, генерируемые им, распределяют нагрузку между узлами равномерно, без балансировки.
Необходимо разработать аналог интерфейса, предоставляемого в комплекте MPICH2, который позволит на основании данных, описанных в п.6, сгенерировать команду для запуска параллельной программы, распределяющую нагрузку с учётом производительности узлов, которые должны быть задействованы по желанию пользователя для решения конкретной задачи.
Требования к показателям назначения
В рамках лабораторного практикума необходимо предусмотреть возможность расчёта показателей эффективности параллельных алгоритмов:
Ускорение
Эффективность
Стоимость
Подробнее о показателях эффективности параллельных алгоритмов написано в пункте 1.2.2.
Анализ исходных данных
Исходные данные необходимые для функционирования разрабатываемой программы для запуска параллельных программ поступают от трёх источников:
Пользователь
Вычислительные узлы
Конфигурационный файл
Таблица 1.1. Источники данных.
Источники данных |
Исходные данные |
Пользователь |
Путь к mpiexec.exe
Путь и название исполняемого файла параллельной программы
Число и имена узлов для выполнения задачи
Выбор равномерного, навязанного или сбалансированного распределения нагрузки с учётом производительности узлов |
Вычислительные узлы |
Величина, характеризующая производительность узла |
Конфигурационный файл |
Константы величин используемых для запуска параллельных программ
Настройки запуска, сохранённые пользователем |