30892-1 (663175), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

Кластеры являются самым дешевым способом наращивания производительности уже инсталлированных компьютеров. Фактически кластер представляет собой набор из нескольких ЭВМ, соединенных через некоторую коммуникационную инфраструктуру. В качестве такой структуры может выступать обычная компьютерная сеть, однако из соображений повышения производительности желательно иметь высокоскоростные соединения (FDDI/ATM/HiPPI и т.п.). Кластеры могут быть образованы как из различных компьютеров (гетперогенные кластеры), так и из одинаковых (гомогенные кластеры). Очевидно, что все такие системы относятся к классу MIMD. Кластеры являются классическим примером слабо связанных систем. В кластерных системах для организации взаимодействия между процессами, выполняющимися на разных компьютерах при решении одной задачи, применяются различные модели обмена сообщениями (PVM, MPI и т.п.). Однако задача распараллеливания в таких системах с распределенной между отдельными компьютерами памятью в рамках этих моделей является гораздо более сложной, чем в модели общего поля памяти, как например, в SMP-серверах. К этому следует добавить чисто аппаратные проблемы наличия задержек при обменах сообщениями и повышения скорости передачи данных. Поэтому спектр задач, которые могут эффективно решаться на кластерных системах, по сравнению с симметричными сильно связанными системами достаточно ограничен. Для параллельной обработки запросов к базам данных в подобных системах также имеются свои собственные подходы.

В кластеры могут объединяться различные суперкомпьютеры. Возможность наличия большого числа процессорных узлов в SP2 позволяет одновременно отнести этот компьютер и к классу Mpp-систем.MPP-системы принадлежат к классу MIMD. Если говорить об MPP-компьютерах с распределенной памятью и отвлечься от организации ввода-вывода, то эта архитектура является естественным расширением кластерной на большое число узлов. Поэтому для таких систем характерны все преимущества и недостатки кластеров.

Благодаря масштабируемости, именно MPP-системы являются сегодня лидерами по достигнутой производительности компьютера; наиболее яркий пример этому - Intel Paragon. С другой стороны, проблемы распараллеливания в MPP-системах по сравнению с кластерами, содержащими немного процессоров, становятся еще более трудно разрешимыми. Кроме того, приращение производительности с ростом числа процессоров обычно вообще довольно быстро убывает. Легко нарастить теоретическую производительность ЭВМ, но гораздо труднее найти задачи, которые сумели бы эффективно загрузить процессорные узлы.

Сегодня не так уж много приложений могут эффективно выполняться на Mpp-компьютере, кроме этого имеется еще проблема переносимости программ между Mpp-системами, имеющими различную архитектуру. Предпринятая в последние годы попытка стандартизации моделей обмена сообщениями еще не снимает всех проблем. Эффективность распараллеливания во многих случаях сильно зависит от деталей архитектуры Mpp-системы, например топологии соединения процессорных узлов.

Самой эффективной была бы топология, в которой любой узел мог бы напрямую связаться с любым другим узлом. Однако в MPP-системах это технически трудно реализуемо. Обычно процессорные узлы в современных MPP-компьютерах образуют или двумерную решетку (например, в SNI/Pyramid RM1000) или гиперкуб (как в суперкомпьютерах nCube [18]).

Поскольку для синхронизации параллельно выполняющихся в узлах процессов необходим обмен сообщениями, которые должны доходить из любого узла системы в любой другой узел, важной характеристикой является диаметр системы с1 - максимальное расстояние между узлами. В случае двухмерной решетки d ~ sqrt(n), в случае гиперкуба d ~ 1n(n). Таким образом, при увеличении числа узлов архитектура гиперкуба является более выгодной.

Время передачи информации от узла к узлу зависит от стартовой задержки и скорости передачи. В любом случае за время передачи процессорные узлы успевают выполнить много команд, и это соотношение быстродействия процессорных узлов и передающей системы, вероятно, будет сохраняться - прогресс в производительности процессоров гораздо больше, чем в пропускной способности каналов связи. Поэтому инфраструктура каналов связи является одного из главных компонентов Mpp-компьютера.

Несмотря на все сложности, сфера применения MPP-компьютеров понемногу расширяется. Различные MPP-системы эксплуатируются во многих ведущих суперкомпьютерных центрах мира, что наглядно следует из списка ТОР500. Кроме уже упоминавшихся, следует особенно отметить компьютеры Cray T3D и Cray ТЗЕ, которые иллюстрируют тот факт, что мировой лидер производства векторных суперЭВМ, компания Cray Research, уже не ориентируется исключительно на векторные системы. Наконец, нельзя не вспомнить, что новейший суперкомпьютерный проект министерства энергетики США будет основан на MPP-системе на базе Pentium Pro [10].

Сегодня в суперкомпьютерном мире наблюдается новая волна, вызванная как успехами в области микропроцессорных технологий, так и появлением нового круга задач, выходящих за рамки традиционных научно-исследовательских лабораторий. Налицо быстрый прогресс в производительности микропроцессоров RISC-архитектуры, которая растет заметно быстрее, чем производительность векторных процессоров. Например, микропроцессор HP РА-8000 отстает от Cray T90 всего примерно в два раза. В результате в ближайшее время вероятно дальнейшее вытеснение векторных суперЭВМ компьютерами, использующими RISC-микропроцессоры, такими, как, например, IBM SP2, Convex/HP SPP, DEC AlphaServer 8400, SGI POWER CHALENGE. Подтверждением этого стали результаты рейтинга ТОР500, где лидерами по числу инсталляций стали системы POWER CHALLENGE и SP2, опережающие модели ведущего производителя суперкомпьютеров - компании Cray Research.

Наиболее распространенные конфигурации РС

РС на сегодняшний день является самой распространенной платформой в мире. В России процент пользователей PC от общего числа пользователей еще более велик. Это объясняется наличием большого количества программного обеспечения и широкой технической поддержкой.

Так как PC очень распространены, то существует множество областей их применения, а значит и множество конфигураций.

Основные области применения IBM PC совместимых компьютеров:

офисный компьютер

компьютер для бухгалтерского учета (уточнение предыдущего)

компьютер для автоматизированного проектирования

сервер локальной сети

компьютер для хранения и работы с базами данных (вариант предыдущего)

компьютер в банковском деле

компьютер для издательского дела

компьютер для художественных работ и анимации

компьютер для трехмерного моделирования и трехмерной анимации

компьютер для работы с аудио

компьютер для работы с видео

компьютер для управления производственными процессами

компьютеры, применяемые в специализированных областях деятельности (медицина, сельское хозяйство, и т.п.)

домашний мультимедийный компьютер

компьютер геймера (уточнение предыдущего)

Это, конечно же, далеко не полный список областей применения PC. Все области применеия перечислить просто невозможно.

Но почти в каждой области применения требуется PC со своей, не похожей на другие, конфигурацией. У каждой есть свои отличительный особенности. В частности это может быть набор специфического оборудования, периферийных устройств или же набор программного обеспечения.

Некоторые из конфигураций PC и соответствующие области из применения будут рассмотрены ниже.

Наиболее распространенные конфигурации Macintosh

Macintosh является вторым по популярности (после PC) компьютером в мире. Области его применения не настолько многочисленны.

В основном Mac используется в некоторых из тех областей, в которых используется и PC, но в таких областях применение Macintosh наиболее оправдано и, часто, более эффективно и производительно, чем PC, так как в этих областях Macintosh обладает преимуществом (например более высокой производительностью, большей простотой в работе) перед PC.

Из-за более узкой специализации у Macintosh меньше выбор программного обеспечения и чуть меньше выбор периферийных устройств, чем у PC.

Основные области применения компьютеров Macintosh

компьютер для обучения

компьютер для издательского дела

компьютер для работы с аудио

компьютер для работы с видео

Как видно, Macintosh применяется в меньшем количестве областей, но в некоторых из этих областей (например в издательском деле) его преимущество над PC бесспорно.

Применение Macintosh в издательской деятельности будет рассмотрено ниже.

Наиболее распространенные конфигурации других компьютеров и рабочих станций

Помимо PC и Macintosh в отдельную группу необходимо выделить все остальные типы компьютеров, которые распространены значительно реже, а так же рабочие станции и серверы локальных и глобальных сетей.

Основные области применения остальных компьютеров и рабочих станций

компьютеры и рабочие станции для работы с аудио (SGI, DEC Alpha)

компьютеры и рабочие станции для работы с видео (SGI, DEC Alpha)

компьютеры и рабочие станции для художественной деятельности и плоской анимации (SGI, DEC Alpha)

компьютеры и рабочие станции для трехмерного моделирования и трехмерной анимации высокого качества (SGI, DEC Alpha)

серверы Internet/Intranet - сетей (DEC Alpha, SUN Enterprise, IBM RS)

Эти рабочие станции так же узкоспециализированные и очень эффективны (эффективнее, чем PC или Mac) именно в своей области применения. Обычно они используются тогда, когда уже невозможно использовать PC или Macintosh (из-за их недостаточной мощности в этой области, или из-за отсутствия необходимого программного обеспечения.

Наиболее распространенные конфигурации контроллеров (промышленных и непромышленных)

Промышленные контроллеры отличаются от компьютеров и рабочих станций отсутствием обычно стандартных устройств ввода-вывода, ПЗУ с управляющей программой на плате или кристалле контроллера и, как следствие, очень узкой специализацией.

Достаточно сложно выделить основные конфигурации этих контроллеров, так как они очень похожи одна на другую (управляющая программа, процессорный блок, порты ввода-вывода для снятия сигналов с датчиков и передачи сигналов управления). Тем не менее, по области применения контроллеры можно классифицировать.

Основные области применения промышленных и непромышленных контроллеров

контроллеры производственных процессов (наиболее распространенные)

контроллеры для управления бытовыми приборами и электроникой

контроллеры для управления сложными транспортными средствами (самолеты, космические спутники и т.п.)

контроллеры для управления стандартными транспортными средствами (автомобиль)

Это, конечно, не все области применения контроллеров, но наиболее основные.

Наиболее часто контроллеры используются для управления производственными процессами совместно с, например, PC, или самостоятельно.

Основная причина их использования - достаточно сложные управляющие действия, не позволяющие обойтись простыми схемами, и в то же время, достаточно простые, чтобы использовать управляющий PC (особенно это относится к контроллерам в бытовых приборах).

Теперь рассмотрим некоторые из конфигураций современных ЭВМ. Нет особенного смысла рассматривать наиболее простые конфигурации, поэтому рассмотрим более сложные.

Использование ЭВМ в издательском деле

Настольные издательские системы прежде всего автоматизируют подготовку оригинал-макета, по которому фотоспособом изготавливают офсетную форму (трафарет, через который наносится типографская краска на лист бумаги). Специализированные программы, известные как программное обеспечение верстки страниц, позволяют издателям разместить текст, разделительные линии, номера станиц, иллюстрации и, наконец, получить твердую копию оригинал-макета с помощью лазерного принтера или фотонаборного автомата. Программы верстки страниц могут также обрабатывать полутоновые изображения.

Таким образом, верста страниц - главный процесс в работе настольной издательской системы. Качество подготовки оригинал-макета в значительной мере зависит от возможностей и характеристик программ верстки страниц.

Программа, которая сделала настольные издательские системы на основе IBM-совместимых компьютеров почти такими же совершенными, как и системы на основе компьютеров Macintosh, - это Ventura Publisher фирмы Xerox Corp. Пакет программ Ventura Publisher использует интерфейс, который характерен для компьютеров Macintosh. Современные версии программы Ventura Publisher работают с среде Windows.

Программы компьютерной верстки имеют следующие возможности:

Характеристики

Список файлов реферата