Кластерные системы

Множество потоков может обслуживаться множеством ядер

Многоядерные многопотоковые микропроцессоры

Многоядерный микропроцессор содержит два и более вычислительных ядер на одном кристалле. Впервые в 1994г. На кристалле был реализован двухядерный процессор.

Сущность многопоточности – использование нескольких потоков микрокоманд на одноядерном или многоядерном процессоре. Взаимодействие многоядерности и многопотоковости иллюстрируется ниже на диаграмме ”Доктора Рута”

Облегченный процесс (ОП) – процесс, объединяющий несколько пользовательских потоков и формирующийся с целью дальнейшего создания на его основе парналлельных потоков.

Процессор (П) – процессор, ядро.

Ниже на рисунке иллюстрируется эволюция микропроцессоров от простейшего традиционного до многопотокового многоядерного.

Эволюция СМР: а) традиционный микропроцессор;

б) простейшая версия CMP;

в) СMP с общей кэш-памятью второго уровня;

г) многопотоковая версия CMP.

CMP: Chip MultiProcessors

Кластер представляет собой два или более компьютеров (часто называемых узлами), которые объединяются с помощью сетевых технологий на базе шинной архитектуры (Fast/Gigabit Ethrnet, Mirinet) или коммутатора и предоставляются пользователю в качестве единого информационно-вычислительного ресурса (см. рисунок). Такие суперкомпьютерные системы являются самыми дешевыми, поскольку собираются на базе стандартных комплектующих элементов, процессоров, коммутаторов, дисководов и внешних устройств.

Классические суперкомпьютеры в отличие от кластерных вычислительных систем характеризуются колоссальной стоимостью. Высокая стоимость обуславливается применением уникальных решений с рекордными характеристиками, которые не могут быть дешевыми.

В середине 90-х годов прошлого века на рынке появились недорогие и эффективные микропроцессоры и коммуникационные решения. Появилась реальная возможность создавать установки ”суперкомпьютерного” класса из составных частей массового производства. Это и предопределило появление кластерных вычислительных систем, являющихся отдельным направлением развития компьютеров с массовым параллелизмом.

Состав и мощность узлов могут меняться даже в рамках одного кластера, что дает возможность создавать, в частности, неоднородные системы. В качестве операционных систем используются чаще всего стандартные: Linux, Windows NT, Solaris и т.п.

Для классических супер-ЭВМ по сравнению с кластерными системами характерен более высокий показатель отношения производительности к потребляемой энергии.

Переход кластерных систем к экзафлопсной производительности ( операций в сек.) связан с возможным потреблением энергии одной ВС 120 МГватт.

Дата добавления: 2015-04-24