Попов И.И., Матвеев А.А., Максимов Н.В. Архитектура электронно-вычислительных машин и систем (2004) (1186255), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Также разрабатывается вариант системы сиспользованием коммуникационных процессоров SHARC (ADSP 21060)компании Analog Devices, имеющих по 6 каналов с общей пропускнойспособностью до 240 Мбайт/с (40 Мбайт/с каждый).Процессорные узлы связаны между собой по оригинальной схеме,сходной с топологией двухмерного тора (для 4-линковых узлов).Аналогично МВС-100, структурный модуль МВС-1000 состоит из 16вычислительных модулей, образующих матрицу 4x4, в которой четыреугловых элемента соединяются через транспьютерные линки подиагонали попарно. Оставшиеся 12 линков преднзаначаются дляподсоединения внешних устройств (4 линка угловых ВМ) и соединенийс подобными ВМ.Конструктивным образованием МВС-1000 является базовыйвычислительный блок, содержащий 32 вычислительных модуля.Максимальная длина пути между любыми из 32 вычислительныхмодулей равна пяти, при этом число свободных линков послекомплектации блока составляет 16, что позволяет продолжитьпроцедуру объединения.220Отечественные суперкомпьютеры семейства МВССоздание и использование суперкомпьютеров в мире относится кфакторам стратегического значения и входит в первую десяткуприоритетов "ключевых" технологий развитых стран.
В настоящеевремявСШАэксплуатируютсясуперкомпьютерыспроизводительностью более триллиона операций в секунду, что даетвозможность ускорения работ в области фундаментальныхисследований, решения прикладных задач народнохозяйственного иоборонного комплекса. США, Япония и страны Западной Европы резкоограничиваютвозможностьприобретенияРоссиеймощныхвычислительных систем.
Кроме того, зарубежные вычислительныесистемы такого уровня непомерно дороги и их эксплуатационноеосвоение затруднено.Проблема создания конкретных суперкомпьютеров требуемогоуровня мощности для наиболее крупных российских вычислительныхцентров решается на основе сбалансированного целенаправленногосочетания закупок новейших комплектующих изделий, создания на этойоснове отечественных суперкомпьютерных систем, их интеграция винформационно-вычислительные сети и необходимых усилий в областиприменения, т.е. в разработке прикладных программ и методовматематического моделирования. Эта концепция реализована вмультипроцессорной вычислительной системе МВС-100, котораясоздана в кооперации научно-исследовательских институтов Российскойакадемии наук и промышленности (головные организации НИИ "Квант"РАСУ и ИПМ РАН). Система построена на основе микропроцессоров сбыстродействием порядка 100 миллионов операций в секунду,межпроцессорное взаимодействие осуществляется с помощьютранспьютеров.
Установки МВС-100 с суммарной производительностьюболее 50 миллиардов операций в секунду в течение нескольких летуспешно эксплуатируются в вычислительных центрах РАН (в Москве,Екатеринбурге, Новосибирске, Владивостоке) и в отраслевых ВЦ. Приэтом решены сложные прикладные задачи качественно нового уровня изобласти аэродинамики для самолетостроения и создания реактивныхдвигателей, ядерной физики, управления динамическими системами,распознавания изображений при навигации движущихся объектов,сейсмогеологоразведки, нефтедобычи, метеорологии, биоинженерии идр.Показанавозможностьэффективногораспараллеливаниявычислений и обработки данных.В сложившейся кооперации проведены работы по созданиюсистемы нового поколения - МВС-1000 на микропроцессорах типаAlpha с технологическими нормами 0,35 мкм и быстродействием до 1-2млрд. оп./с. В течение 1998 г.
на эксплуатируемых установках этого типаотрабатывалось программное обеспечение и решен ряд новых сложныхреальных вычислительных задач. К настоящему времени введена в221действие система с производительностью 200 млрд. оп./с. дляМежведомственногосуперкомпьютерногоцентра(Миннауки,Минобразования,РАН,РФФИ);предполагаетсядальнейшеенаращивание мощности. Освоен режим телекоммуникационногодоступа к МВС, в т.ч. по Internet, с обеспечением требований защитыинформации. Предстоят дальнейшие разноплановые работы потехническому и математическому освоению созданных систем,развитию их программного обеспечения.
Эти работы входят всоответствующиецелевыенаучно-техническиепрограммыфедерального и ведомственного уровня.К настоящему времени за рубежом развернут выпуск новейшихмикропроцессоров с технологическими нормами 0,25-0,18 мкм итактовой частотой 700-800 МГц; появляются также возможностиувеличения объемов памяти и интенсификации межпроцессорногообмена.
Все это позволит строить системы с еще более высокимитехнико-экономическимипоказателями(производительность/стоимость), чем у существующих образцов МВС1000. На такого рода элементной базе намечено провести разработкутиповых процессорных модулей, чтобы впоследствии, путем ихтиражирования и объединения, создавать вычислительные системы длярешения новых задач науки и образования России, а также для рядаспециальных применений.Конструктивные особенностиМассово-параллельныемасштабируемыесистемыМВСпредназначены для решения прикладных задач, требующих большогообъема вычислений и обработки данных. Суперкомпьютерная установкасистемы МВС представляет собой мультипроцессорный массив,объединенный с внешней дисковой памятью и устройствами вводавывода информации под общим управлением персональногокомпьютера или рабочей станции.МВС-1000 - система 3-го поколения, основана на использованиимикропроцессоров Alpha 21164 (разработка фирмы DEC-Compaq;выпускаетсятакже заводамифирм Intel и Samsung)спроизводительностью до 1-2 млрд.
операций в секунду иприсоединенной оперативной памятью объемом 0,1-2 Гбайт.Мультипроцессорный массив системы с блоками вторичногоэлектросилового питания и вентиляцией располагается в стойкахразмером 550x650x2200 мм3 промышленного стандарта; весзаполненной стойки - 220 кг, потребляемая мощность до 4 кВт.В основном исполнении системы межпроцессорный обменструктурно аналогичен используемому в системе МВС-100 иреализуется в двух модификациях: на базе "транспьютероподобного"связного микропроцессора TMS320C44 (фирма Texas Instruments),222имеющего 4 канала с пропускной способностью каждого - 20 Мбайт/с,либо на базе связного микропроцессора SHARC ADSP 21060 (фирмаAnalog Devices), имеющего 6 внешних каналов с пропускнойспособностью каждого - 40 Мбайт/с.Исполнение МВС-1000К отличается использованием длямежпроцессорного обмена коммутационной сети MYRINET (фирмаMyricom, США) с пропускной способностью канала в дуплексномрежиме 2x160 Мбайт/с.
Кроме того, предусмотрено подключение ккаждому процессору памяти на жестком диске с объемом 2-9 Гбайт.В стандартной стойке располагается до 64 процессоров системыМВС-1000 или 24 процессоров системы МВС-1000К. Предусмотренысредства системного объединения стоек для установок с большимчислом процессоров.В программном обеспечении МВС используется, в числе прочего:— языки FORTRAN и С (С++), дополнительные средства описанияпараллельных процессов;— программные средства PVM и MPI (общепринятые для системпараллельной обработки);— средства реализации многопользовательских режимов и удаленногодоступа.Кластеры и массивно-параллельные системы различныхпроизводителейРазвитие сетевых технологий привело к появлению недорогих, ноэффективных коммуникационных решений.
Это и предопределилопоявление кластерных вычислительных систем, фактически являющихсяодним из направлений развития компьютеров с массовымпараллелизмом. Классические суперкомпьютеры, использующиеспециализированные процессоры таких фирм как, например, Сray, NEC(векторно-параллельныеилимассивно-параллельные),обычнонедешевы, поэтому и стоимость подобных систем не сравнима состоимостью систем, находящихся в массовом производстве.Вычислительные системы, создаваемые из массово выпускаемыхкомпонентов, стали притягательной альтернативой традиционнымсуперкомпьютерным системам. При выполнении многих прикладныхзадач такие ВС, даже с небольшим или средним (до 128–256) числомвычислительных модулей, показывают производительность, неуступающуюилидажепревосходящуюпроизводительностьтрадиционных суперкомпьютеров как с распределенной, так и сразделяемой памятью.
Наряду с этим, эти ВС обладают рядомпреимуществ, среди которых: более низкая стоимость, короткий циклразработки и возможность оперативно использовать наиболееэффективные вычислительные и коммуникационные компоненты из223имеющихся на рынке во время создания системы. Поэтомунеудивительно,чтоведущиефирмыразработчикивысокопроизводительной техники приступили к созданию кластерныхсистем.Примеры кластерных решений IBMВ начале 2000 года IBM создала Linux-кластер из установленных встойке серверов IBMxSeries, интегрировав их с соответствующимисетями, системами управления (аппаратное и программное обеспечение)и необходимыми услугами. После выпуска в 2001 году кластера 1300,IBM представила недавно кластер 1350 на процессорах Intel Xeon.Стандартным вычислительным узлом для кластера 1350 являетсяIBMxSeries 335.
Это позволяет одному или двум процессорам IntelPentium 4 (Xeon) с быстрой динамической памятью и дискомразмещаться в стандартном корпусе размером «1U». Символ 1Uобозначает 1,75 дюймов высоты в стандартном 19-и дюймовом корпусе.Х335 имеет встроенный сервисный процессор и два слота длясоединения с другими компонентами системами.Головные узлы, узлы управления и узлы запоминающих устройствобеспечивают особые функции для управления кластером (какобеспечение загрузки, управление устройствами, внешний ввод/вывод ит.д). Сервер 2U IBM xSeries 345, основанный на процессорах Xeon, вкластере1350 используется, как узел управления и хранения данных иможет быть также использован как вычислительный узел.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
