2.2Параллельные компьютеры с общей памятью
Основные термины:
SMP – symmetrical multiprocessor system, Сильно связанные процессоры.
VLIW – Very Large Instruction Word.
NUMA – Non Uniform Memory Access – физически память разделена, логически – едина.
На рисунке 10 представлена схема общей архитектуры
Рисунок 10. Схема общей архитектуры
На рисунке 11 представлена схема использования общей шины.
Рисунок 11. Использование общей шины
На рисунке 12 представлена схема использования матричного коммутатора.
Рисунок 12. Использование матричного коммутатора
На рисунке 13 представлена схема Омега-сети
Рисунок 13. Омега-меть
На рисунке 14 представлены виды связей процессоров.
Рисунок 14. Виды связи процессоров
2.3Вычислительные системы с распределённой памятью
На рисунке 14 представлена схема общей архитектуры
Рисунок 15. Общая архитектура
На рисунке 16 представлена структура типового кластера
Рисунок 16. Структура типового кластера
2.4GRID
Грид вычисления — это форма распределенных вычислений, в которой «виртуальный суперкомпьютер» представлен в виде кластера соединённых с помощью сети, слабосвязанных компьютеров, работающих вместе для выполнения огромного количества заданий (операций, работ). Эта технология была применена для решения научных, математических задач, требующих для решения значительных вычислительных ресурсов. Грид вычисления используются также и в коммерческой инфраструктуре для решения таких трудоёмких задач как экономическое прогнозирование, сейсмоанализ, разработка и изучение свойств новых лекарств. На рисунке 17 представлена структура GRID.
Распределенные или Grid вычисления вцелом являются разновидностью параллельных вычислений, которое основывается на обычных компьютерах (со стандартными процессорами, устройствами хранения данных, блоками питания и т. д.) подключенных к сети (локальной или глобальной) при помощи обычных протоколов, например Ethernet. В отличии от суперкомпьютеров, которые содержат множество процессоров, подключенных к локальной высокоскоростной шине.
Основным преимуществом распределённых вычислений является то, что отдельная ячейка вычислительной системы может быть приобретена как обычный неспециализированный компьютер. Таким образом можно получить практически те же вычислительные мощности, что и на обычных супер компьютерах, но с гораздо меньшей стоимостью.
В настоящее время выделяют три основных типа GRID-систем:
1. GRID на основе использования добровольно предоставляемого свободного ресурса персональных компьютеров (добровольная GRID);
2. Научная GRID — хорошо распараллеливаемые приложения программируются специальным образом (например, с использованием Globus Toolkit);
3. GRID на основе выделения вычислительных ресурсов по требованию (Enterprise GRID или коммерческая GRID) — обычные коммерческие приложения работают на виртуальном компьютере, который, в свою очередь, состоит из нескольких физических компьютеров, объединённых с помощью GRID-технологий.
Система имеет в основе клиент-серверную архитектуру с, так называемым, "толстым" клиентом - то есть, клиентская часть берет на себя все необходимые данные для расчетов у сервера и затем обращается к нему только с определенным результатом. Задача сервера: корректно обработать запросы клиентов и синхронизировать имеющиеся данные между ними, при этом правильно выводя результаты администратору сети.
Рисунок 17. Структура GRID
Рассмотрим обобщенную структуру GRID сетей на примере системы обрабатывающей данные с Большого Большого адронного коллайдера CERN (см. рисунок 18)
Верхний уровень Tier 0 — получение информации с детекторов, сбор «сырых» научных данных, которые будут храниться до конца работы эксперимента
Tier 1 — хранение второй копии этих данных в других уголках мира (11 центров: в Италии, Франции, Великобритании, США, на Тайване, а один центр первого уровня — CMS Tier1 — в ЦЕРНе). Центры обладают значительными ресурсами для хранения данных.
Tier 2 — следующие в иерархии, многочисленные центры второго уровня. Наличие крупных ресурсов для хранения данных не обязательно; обладают хорошими вычислительными ресурсами. Российские центры: в Дубне (ОИЯИ, Объединенный институт ядерных исследований), три центра в Москве (НИИЯФ МГУ, ФИАН, ИТЭФ — Институт теоретической и экспериментальной физики), Троицке (ИЯИ, Институт ядерных исследований), Протвино (ИФВЭ, Институт физики высоких энергий) и Гатчине (ПИЯФ). Кроме того, в единую сеть с этими центрами связаны и центры других стран-участниц ОИЯИ — в Харькове, Минске, Ереване, Софии и Тбилиси.
Более 85 % всех вычислительных задач БАК сейчас выполняется вне ЦЕРНа, из них более 50 % на центрах второго уровня.
Tier 3 — Институты-участники программы
Tier 4 — Рабочие станции пользователей, позволяющих использовать их для нужд проекта
Рисунок 18. Структура CERN GRID
|
