Мета-компьютинг

Cверхсложные вычислительные задачи, решаемые на суперкомпьютерах

TOP500

Тесты LINPACK

Эти тесты родились из библиотеки подпрограмм для задач линейной алгебры «LINPACK». Первоначально тест был написан на языке Fortran (и сейчас часто используется эта версия теста), существует и версия на языке «C». Основное время теста занимает внутренний цикл, выполняющий типичную для действий с матрицами операцию

y(i) = y(i) + a * x(i).

Стандартная версия теста оперирует с матрицами 100 * 100, однако, есть версии для матриц размерами 300 * 300 и 1000 * 1000 с различными правилами оптимизации. Тест LINPACK достаточно хорошо векторизуется и распараллеливается на большинстве систем.

Основной недостаток теста LINPACK - он дает имеющие смысл результаты только для вычислений приведенного выше вида.

Существует список 500 самых мощных компьютеров мира. Официальная страница Top500 находится по адресу www.top500.org. По данным 27-й редакции списка на июнь 2006 года самым производительным компьютером является eServer Blue Gene Solution (IBM), содержащий 131072 процессора с пиковой производительностью 367 TFlops.

Самый производительный компьютер, работающий в России, занимает в этом списке 70-ю строчку: MVS-15000BM, eServer BladeCenter JS20 (PowerPC970 2.2 GHz), Myrinet IBM, содержит 1148 процессоров и обладает пиковой производительностью 10 TFlops.

Предсказания погоды, климата и глобальных изменений в атмосфере

Науки о материалах

Построение полупроводниковых приборов

Сверхпроводимость

Структурная биология

Разработка фармацевтических препаратов

Генетика человека

Квантовая хромодинамика

Астрономия

Транспортные задачи

Гидро- и газодинамика

Управляемый термоядерный синтез

Эффективность систем сгорания топлива

Разведка нефти и газа

Вычислительные задачи наук о мировом океане

Раcпознавание и синтез речи

Распознавание изображений

(краткий обзор технологий организации распределенных вычислений в Интернет)

Что такое мета-компьютинг? Этот термин возник вместе с развитием высокоскоростной сетевой инфраструктуры в начале 90-х годов и относился к объединению нескольких разнородных вычислительных ресурсов в локальной сети организации для решения одной задачи. Основная цель построения мета-компьютера в то время заключалась в оптимальном распределении частей работы по вычислительным системам различной архитектуры и различной мощности. Например, предварительная обработка данных могли производится на пользовательской рабочей станции, основное моделирование на векторно-конвейерном суперкомпьютере, решение больших систем линейных уравнений - на массивно-паралллельной системе, а визуализация результатов - на специальной графической станции.

В дальнейшем, исследования в области технологий мета-компьютинга были развиты в сторону однородного доступа к вычислительным ресурсам большого числа (вплоть до нескольких тысяч) компьютеров в локальной или глобальной сети. Компонентами "мета-компьютера" могут быть как простейшие ПК, так и мощные массивно-параллельные системы. Что важно, мета-компьютер может не иметь постоянной конфигурации - отдельные компоненты могут включаться в его конфигурацию или отключаться от нее; при этом технологии мета-компьютинга обеспечивают непрерывное функционирование системы в целом. Современные исследовательские проекты в этой области направлены на обеспечение прозрачного доступа пользователей через Интернет к необходимым распределенным вычислительным ресурсам, а также прозрачного подключения простаивающих вычислительных систем к мета-компьютерам.

Очевидно, что наилучшим образом для решения на мета-компьютерах подходят задачи переборного и поискового типа, где вычислительные узлы практически не взамодействуют друг с другом и основную часть работы производят в автономном режиме. Основная схема работы в этом случае примерно такая: специальный агент, расположенный на вычислительном узле (компьютере пользователя), определяет факт простоя этого компьютера, соединяется с управляющим узлом мета-компьютера и получает от него очередную порцию работы (область в пространстве перебора). По окончании счета по данной порции вычислительный узел передает обратно отчет о фактически проделанном переборе или сигнал о достижении цели поиска.

Далее будут вкратце описаны и приведены ссылки на основные исследовательские проекты в области мета-компьютинга, разработанные программные технологии, конкретные примеры мета-компьютеров.

"Distributed.net"

http://www.distributed.net/.

Одно из самых больших объединений пользователей Интернет, предоставляющих свои компьютеры для решения крупных переборных задач. Основные проекты связаны с задачами взлома шифров (RSA Challenges). В частности, 19 января 1999 года была решена предложенная RSA Data Security задача расшифровки фразы, закодированной с помощью шифра DES-III. Достигнута скорость перебора, равная 75 млрд. ключей в секунду (всего требуется проверить 2⁶⁴ ключей). За решение этой задачи RSA предлагает приз в $10 тыс.

GIMPS - Great Internet Mersenne Prime Search

http://www.mersenne.org/

Поиск простых чисел Мерсенна (т.е. простых чисел вида 2^P-1). С начала проекта было найдено 4 таких простых числа. Организация Electronic Frontier Foundation предлагает приз в $100 тыс. за нахождение простого числа Мерсенна с числом цифр 10 млн.

SETI@home

http://setiathome.ssl.berkeley.edu

Проект SETI@home (Search for Extraterrestrial Intelligence) - поиск внеземных цивилизаций с помощью распределенной обработки данных, поступающих с радиотелескопа. Присоединиться может любой желающий. Доступны клиентские программы для Windows, Mac, UNIX, OS/2. Для участия в проекте зарегистрировались около 920 тыс. человек.

TERRA ONE

Коммерческий проект TERRA ONE компании Cerentis ставит своей целью объединение множества персональных компьютеров, подключенных (или периодически подключаемых) к Интернет, для решения задач анализа информации, предоставляемой различными заказчиками. Клиентские компьютеры (TerraProcessor), подключенные к TERRA ONE, используются во время простаивания с помощью screen-saver'а. За обработку информации владельцы ПК получают возможность покупки в Интернет-магазинах - им начисляются "кредиты" (TerraPoints) за каждую единицу обработанной информации.

Дата добавления: 2014-01-06