Arhitectura-ing sisteme de calcul paralele
În cadrul proceselor de prelucrare înțelese calcul paralele care pot fi executate simultan mai multe operații de mașini. Realizarea paralelism numai posibilă dacă următoarele cerințe la principiile arhitecturale de construire a unui sistem informatic:
1) funcționarea independentă a dispozitivelor individuale de calculator - această cerință este valabilă pentru toate componentele majore ale sistemului de calculator - la dispozitivele de intrare-ieșire pentru procesoare de prelucrare și dispozitivele de memorie;
2) elemente redundante ale unui sistem informatic - organizarea redundanță poate lua următoarele forme de bază: utilizarea unor dispozitive specializate - procesoare separate pentru aritmetica reală și întreg, dispozitive de memorie pe mai multe niveluri (registre, cache);
3) dispozitiv COMPUTER duplicarea prin utilizarea, de exemplu, mai multe procesoare de același tip sau mai multe dispozitive de memorie.
O alta forma de concurrency poate fi pipeline realizarea dispozitivelor de prelucrare, în care executarea operațiilor în dispozitive reprezentate ca secvența de execuție a funcționării subcomenzile componentelor; ca urmare, calculele privind astfel de dispozitive pot fi în diferite etape de prelucrare multiple elemente de date diferite.
sistem valoros de operare (OS) care rulează numai pe mașina de comandă (front-end), pe fiecare modul versiune a sistemului de operare funcționează, care oferă singura ramură dispusă în acesta o aplicație paralelă foarte dezbracata. În a doua variantă funcționează pe fiecare modul
un sistem complet de operare UNIX, care este instalat separat.
Principalul avantaj al sistemelor cu memorie separată este bună scalabilitate: în mașinile cu memorie separată fiecare procesor are acces doar la memoria locală și, prin urmare, nu este nevoie să sincronizare ciclu precis de procesoare. Practic toate înregistrările privind productivitatea pentru ziua de azi sunt stabilite pe mașinile este o astfel de arhitectură format din mai multe mii de procesoare (ASCI Red, ASCI Albastru Pacific).
• lipsa de memorie partajată între procesor reduce semnificativ rata de schimb, deoarece nu există nici un mediu comun pentru stocarea de date destinate a fi schimbate între procesoare. Este nevoie de tehnici de programare speciale pentru a pune în aplicare de mesaje între procesoare;
• Fiecare procesor poate utiliza numai o cantitate limitată de memorie bancare locale;
• ca urmare a acestor neajunsuri arhitecturale necesită un efort considerabil pentru a maximiza utilizarea resurselor de sistem. Este acest lucru care determină prețul ridicat al software-ului pentru sisteme masiv paralele cu memorie separată.
Sistemele cu supercalculatoare separate de memorie sunt MVS-1000, IBM RS / 6000 SP, SGI / CRAY T3E, sistemul ASCI, Hitachi SR8000, sistemul Parsytec.
Clusterul este format din două sau mai multe sisteme (de multe ori numite noduri), a fuzionat cu arhitectura de autobuz tehnologii de rețea pe bază sau pentru a comuta și apare utilizatorilor ca o singură informație de resurse de calcul. Deoarece nodurile din serverele de cluster pot fi selectate stații de lucru și computere personale chiar obișnuite.
Avantajul clustering pentru a îmbunătăți performanța este evidentă în cazul defectării oricărui nod: în timp ce celălalt nod din cluster poate prelua sarcina de nod a eșuat, iar utilizatorii nu vor observa întreruperea accesului. Posibilitatea de scalabilitate clusterului permite mai multor aplicații pentru a crește productivitatea pentru mai mulți utilizatori.
tehnologii bazate pe arhitectura de autobuz sau
Aceste supercomputere sunt cele mai ieftine, din moment ce merge pe baza unor componente standard ale elementelor ( „de pe raft“), procesoare, switch-uri, unități și dispozitive externe.
Clustering pot fi puse în aplicare la diferite niveluri ale unui sistem informatic, inclusiv hardware, sisteme de operare, programe utilitare, sisteme de management și aplicații. Cu cât mai mare sistem combinat de nivel tehnologia clustering, mai mare fiabilitate, scalabilitate și manevrabilitatea cluster.
clustere HPC sunt proiectate pentru calcule paralele. Aceste grupuri colectate în mod obișnuit dintr-un număr mare de calculatoare. Dezvoltarea unor astfel de grupuri este un proces complicat, care necesită, la fiecare pas coordonarea corectă a problemelor, cum ar fi instalarea, operarea și controlul simultană a unui număr mare de calculatoare, cerințele tehnice ale accesului paralel și de înaltă performanță la același fișier de sistem (sau fișiere) și comunicarea interprocessor între noduri și coordonare funcționare în paralel. Aceste probleme sunt rezolvate cu cel mai simplu mod de a oferi o singură imagine de sistem de operare pentru întregul cluster. Cu toate acestea, pentru a pune în aplicare un astfel de sistem nu reușește întotdeauna, și de obicei este de obicei folosit doar pentru sistemele care nu sunt foarte mari.
Sistemele multi-threaded sunt utilizate pentru a oferi o singură interfață la un număr de resurse care pot fi acumulate în timp aleator (sau declin) în dimensiune. Cel mai frecvent exemplu este un grup de servere Web.
Proiectul a devenit baza unei abordări comune pentru dezvoltarea calculatoarelor paralele cu dispersie și descrie arhitectura multi-procesor, care poate fi folosit cu succes pentru calcul paralel. Beowulf cluster-e, în general, este un sistem format dintr-un nod server (de obicei numit headend) și una sau mai multe unități subordonate (noduri de calcul) conectate printr-o rețea standard de calculatoare. Sistemul este construit folosind componente hardware de mărfuri, cum ar fi PC-uri care rulează sub Linux, adaptoare de rețea standard (de exemplu, Ethernet) și switch-uri. Nici un software special, numit «Beowulf». În schimb, există mai multe piese de software pe care mulți utilizatori au găsit utile pentru construirea de clustere Beowulf. Beowulf utilizează astfel de software ca sistemul de operare Linux, sistemul de transport mesaje PVM, MPI, sarcinile de management coadă, și alte produse standard. Nodul de server controlează întregul cluster-ul și servește fișierele care sunt trimise la nodurile client.
În dezvoltarea sistemelor de cluster există o serie de probleme, printre care sunt următoarele.
Arhitectura unui sistem de clustere (procesoare metodă de conectare între ele) determină în mare măsură performanțele sale decât tipul de procesoare utilizate în ea. Un parametru critic care afectează performanța cantității sistemului este distanța dintre procesoare.
Cel mai eficient este topologie de arhitectura grăsime-copac - (1) Arhitectura inel cu legătură completă corzii, (2) - arhitectura clusterului degresată, o vedere frontală (a) și vedere de sus (b).
Munca independentă. arhitectura SMP; Arhitectura hibrid; Arhitectura PVP; Transputer; MVS - 1000; AMM moleculare; AMM optice; Arhitectura neuronale; Arhitectura scalabilă.