Презентация на тему "Обзор параллельных вычислительных систем"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Обзор параллельных вычислительных систем

  Если создать систему, которой сможет пользоваться даже дурак, то только дурак захочет ею пользоваться. А. Блох

• 
  Слайд 2

  Содержание

  Пути достижения параллелизма вычислений Определение суперкомпьютера Примеры суперкомпьютеров 2

• 
  Слайд 3

  Параллельные вычисления

  3 Параллельные вычисления – процессы решения задач, в которых в один и тот же момент времени могут выполняться одновременно несколько вычислительных операций.

• 
  Слайд 4

  Пути достижения параллелизма

  4 Независимое функционирование отдельных устройств компьютера (устройства ввода-вывода, обрабатывающие процессоры и устройства памяти). Избыточность элементов вычислительной системы использование специализированных устройств отдельные процессоры для целочисленной и вещественной арифметики, устройства многоуровневой памяти; дублирование устройств использование нескольких однотипных обрабатывающих процессоров или нескольких устройств оперативной памяти Конвейерная реализация обрабатывающих устройств.

• 
  Слайд 5
  

  5 Многозадачный (псевдопараллельный)режим для выполнения нескольких процессов используется единственный процессор Параллельный режим в один и тот же момент времени может выполняться несколько команд обработки данных (обеспечивается при наличии нескольких процессоров или при помощи конвейерных и векторных обрабатывающих устройств) Режим распределенных вычислений для параллельной обработки данных используется несколько удаленных друг от другаобрабатывающих устройств, а передача данных по линиям связи приводит к существенным временным задержкам.

• 
  Слайд 6

  Суперкомпьютер

  6 Суперкомпьютер – вычислительная система, обладающая предельными характеристиками по производительности среди компьютерных систем, имеющихся в данное время. Другие определения  Суперкомпьютер –любой компьютер, весящий болееоднойтонны. Суперкомпьютер –любой компьютер, который создал Сеймур Крей (создатель ряда американских суперкомпьютеров). Cray-2, самый быстрый компьютер 1985-89 гг.

• 
  Слайд 7

  Производительность суперкомпьютеров

  7 FLOPS (FloatingpointOperationsPerSecond, флопс) – мера производительности, показывающая, сколько операций с плавающей запятой в секунду выполняет данная вычислительная система.

• 
  Слайд 8

  Пиковая и Linpack производительность

  8 Пиковая производительность – суммарная производительность процессоров (ядер), из которых состоит суперкомпьютер Linpack-производительность определяется путём запуска на суперкомпьютер теста LINPACK (решение систем линейных алгебраический уравнений), в ходе которого решается задача с известным количеством операций и подсчитывает время, за которое она была решена. 

• 
  Слайд 9

  Популярность Linpack

  9 Флопс является абсолютной величиной. Многие задачи инженерной и научной практики в конечном итоге сводятся к решению СЛАУ, а тест LINPACK как раз и базируется на измерении скорости решения таких систем. Подавляющее большинство компьютеров (включая суперкомпьютеры) построены по классической архитектуре с использованием стандартных процессоров, что позволяет использовать общепринятые тесты с большой достоверностью.

• 
  Слайд 10

  Границы применимости FLOPS

  10 Флопс не всегда адекватная мера производительности, поскольку неоднозначным является уже само его определение. Под "операцией с плавающей запятой" может скрываться масса разных понятий. Существенную роль в данных вычислениях играет разрядность операндов, которая также нигде не оговаривается. Величина флопс подвержена влиянию очень многих факторов, напрямую не связанных с производительностью вычислительного модуля: пропускная способность каналов связи с окружением процессора производительность основной памяти  синхронность работы кэш-памяти разных уровней. Результаты, полученные на одном и том же компьютере при помощи разных программ, могут существенным образом отличаться. Более того, с каждым новым испытанием разные результаты можно получить при использовании одного алгоритма.

• 
  Слайд 11
  

  11 Суперкомпьютер MDGrape-3 (Исследовательский институт RIKEN, Япония), пиковая производительность 1 Пфлопс. Данный компьютер не является компьютером общего назначения и приспособлен для решения задач моделирования сворачивания белков, и стандартный тест LINPACK на нем выполнить невозможно в силу особенностей его архитектуры. Игровая приставка Xbox 360 (Microsoft),пиковая производительность  1 Тфлопс, приставка PlayStation 3 (SONY) – 2 Тфлопс (суперкомпьютеры начального уровня!). Операции с 3d графикой, которые они в основном выполняют, очень хорошо поддаются распараллеливанию, что с успехом используется в графических процессорах. Однако эти процессоры не в состоянии выполнять большинство задач общего назначения, и их производительность не поддаётся оценке теста LINPACK и сравнению с другими системами.

• 
  Слайд 12

  Кластеры

  12 Кластерная вычислительная система (кластер) –набор рабочих станций или персональных компьютеров общего назначения, объединенных в систему с помощью одной из стандартных сетевых технологий (Fast или GigabitEthernet, Myrinet и др.) на базе шинной архитектуры или коммутатора. Кластер предполагает более высокую надежность и эффективность, чем ЛВС, и существенно более низкую стоимость в сравнении с другими видами параллельных вычислительных систем (за счет использования типовых аппаратных и программных решений).

• 
  Слайд 13

  Персональные суперкомпьютеры

  13 Персональный мини-кластер T-Edge Minit-platforms.ru/ru/temini.php 4 двухпроцессорных узла на базе 4-ядерных процессоров Intel Xeon (всего 32 ядра) Оперативная память – до 128 Гбайт Сеть передачи данных –GigabitEthernet или InfiniBand Операционная система – одна из: SUSE LinuxEnterpriseServer, RedHatEnterpriseLinux, MS WindowsComputeClusterServer 2003 Пиковая производительность – 384 GFlops Размеры – 57×33×76см

• 
  Слайд 14

  Динамика развития суперкомпьютерных мощностей в ЮУрГУ

  СуперкомпьютерСКИФ-Аврора ЮУрГУ Пиковаяпроизводительность117Teraflops 2011г. Вычислительныйкластер СКИФ Урал Пиковаяпроизводительность 16 Teraflops 2008 г. Вычислительныйкластер Infinity Пиковая производительность 333 Gflops 2004 г. Intel Xeon64DP 3,2 ГГц Intel Xeon E5472 3 ГГц Intel Xeon x56803,33ГГц СуперкомпьютерСКИФ-Аврора ЮУрГУ Пиковаяпроизводительность24Teraflops 2010 г. Intel Xeon x55702,93ГГц Вычислительныйкластер Physics Пиковаяпроизводительность 1Gflops 2000 г. Intel Pentium 30,8 ГГц

• 
  Слайд 15

  Infinity

  15 Число вычислительных узлов/процессоров: 26/52 Тип процессора: IntelXeon EM64T 3.2 ГГц Оперативная память: 58 Гб Дисковая память: 2400 Гб Тип системной сети: InfiniBand (PCI-Express4х) Тип управляющей (вспомогательной) сети: GigabitEthernet Пиковая производительность: 333 GFlops Производительность на тесте Linpack: 270GFlops Операционная система: LinuxGentoo 2006.1 Windows Compute Cluster Server 2003 Система бесперебойного электропитания: 15kVA

• 
  Слайд 16

  СКИФ Урал

  16 Число вычислительных узлов/процессоров/ядер: 166/332/1328 Оперативная память: 1.33 Тб Тип процессора:Intel Xeon E5472 (4 ядра по 3.0ГГц) Дисковая память: 49.29 Тб Параллельная система храненияданных:T-Platforms ReadyStorage – 20ТB Тип системной сети:InfiniBand (20Гбit/s, макс. задержка 2 µs) Тип управляющей сети:GigabitEthernet Сервисная сеть: СКИФServNet Пиковая производительность: 16 Тфлопс Производительность на тесте Linpack: 12.2 Тфлопс Операционная система: SUSE LinuxEnterpriseServer10 Windows HPC Server 2008 Система бесперебойного электропитания:APC Symmetra 160 kVA

• 
  Слайд 17

  Вычислительный узел СКИФ Урал

  17 Тип процессора:IntelXeon E5472 (4 ядра по 3.0ГГц) Оперативная память: 8 Гб Дисковая память: 320 Гб Операционная система: SUSE LinuxEnterpriseServer 10 Windows Computer Cluster Server

• 
  Слайд 18

  Хост-машина СКИФ Урал

  18 Тип процессора:IntelXeon E5472 (4 ядра по 3.0 ГГц) Оперативная память: 16 Гб Дисковая память: 1.25 Тб RAID Операционная система: SUSE LinuxEnterpriseServer 10 Windows Computer Cluster Server

• 
  Слайд 19

  Параллельная система хранения данных СКИФ Урал

  19 Производительное хранилище данных PanasasActiveStorage 5100(20 Тб) с архитектурой NAS, разработанное специально для кластеров Пропускная способность более 60 Гбит/сек Параллельный доступ к данным всех узлов кластера

• 
  Слайд 20

  Характеристики суперкомпьютера«СКИФ-Аврора ЮУрГУ»

  4 место в рейтинге СНГ ТОР50 185 место в рейтинге TOP500 117Терафлопс 8832 вычислительных ядер Оперативная память: 9 Тбайт Дисковая память: Intel SSD 108Тбайт Коммуникационные сети: Cистемная сеть: 3D torus,60 Гбит/сек. InfiniBand QDR,40 Гбит/сек. Gigabit Ethernet Сети мониторинга – 3 шт.

• 
  Слайд 21

  Суперкомпьютер «СКИФ-АврораЮУрГУ»

  Высший технологический уровень Высокая производительность Высокая надежность Низкая стоимость владения Эффективное использование площадей Производительность (TFlops) Энергопотребление (Киловатт/TFlops) Плотность упаковки (TFlops/Юнит)

• 
  Слайд 22
  

  Вычислительный модуль СуперЭВМ«СКИФ Аврора» с водяным охлаждением

• 
  Слайд 23
  

  Охлаждение горячей водой. Полная нагрузка In — 50°C, Out — 55°C, CPU — 86–92°C

• 
  Слайд 24
  

  24

• 
  Слайд 25

  http://supercomputer.susu.ru

• 
  Слайд 26
  

  26 Рейтинг-листы суперкомпьютеров Мировой: TOP500 (top500.org) Российский: TOP50 (supercomputers.ru)

• 
  Слайд 27
  

  27

• 
  Слайд 28
  

  28 Суперкомпьютер "СКИФ-Аврора ЮУрГУ" занял 87 место в 37-ой редакции рейтинга TOP500 (июнь 2011). Суперкомпьютер "СКИФ-Аврора ЮУрГУ" занял 185 место в 39-ой редакции рейтинга TOP500 (июнь 2012).

• 
  Слайд 29
  

  29

• 
  Слайд 30
  

  30

• 
  Слайд 31
  

  31

• 
  Слайд 32
  

  32

• 
  Слайд 33
  

  33

• 
  Слайд 34

  Заключение

  34 Основные пути достижения параллелизма Независимое функционирование отдельных устройств компьютера Избыточность элементов вычислительной системы Конвейерная реализация обрабатывающих устройств Параллельный режим выполнения программы на многопроцессорной вычислительной системе Суперкомпьютер – вычислительная система, обладающая предельными характеристиками по производительности среди компьютерных систем, имеющихся в данное время. Флопс – мера производительности суперкомпьютеров. TOP500 и TOP50 – рейтинг-листы суперкомпьютеров. В настоящее время подавляющее большинство суперкомпьютеров имеют кластерную архитектуру.