|
|
|
BC/NW 2011; №1 (18):2.3 Анализ характеристик высокопроизводительных кластерных вычислительных
систем Тант
Син, И.И.Ладыгин Московский
энергетический институт (Технический университет) В последнее время одним из самых
распространенных вычислительных ресурсов является кластерная вычислительная
система (КВС). Компьютерный кластер представляет собой набор компьютеров,
которые тесно взаимосвязаны с помощью высокоскоростной сети или коммутации [1].
В последней редакции списка ТОР500 представлены самые производительные системы
мира, основное число которых это КВС. Основные разработчики таких систем – IBM, Sun Microsystems, T-platforms, Fujitsu и Hewlett-packard.
Анализ характеристик первых
десяти систем, начиная с Roadrunner
[2] производительностью 1375 TFlops,
фирмы IBM, показывает,
что все они строятся как
мультиархитектурные иерархические системы. Они
имеют следующие виды иерархии: • иерархия
вычислителей: ядро (C),
процессор (P),
вычислительный узел (CN),
вычислительная система (S); • иерархия
памяти: КЭШ первого уровня L1, второго уровня L2, третьего уровня L3 (CM), оперативная память (RAM), внешние носители (IM); • иерархия
коммуникационной среды (SW):
шины, контроллеры, коммутаторы, сети. На рис.1 представлена обобщенная 4-х
уровневая иерархическая схема, свойственная всем КВС, в которой верхний уровень это сама система (относится к классу
систем с распределенной памятью), состоящая из CN, объединенных коммуникационной средой,
состоящей из трех компонент – сеть обмена данными InfiniBand (IB), транспортная
сеть Gigabit Ethernet (GE) и управляющая сеть Gigabit Ethernet. Совокупность CN
представляет собой второй уровень. Третий уровень соответствует
процессорам, входящим в состав каждого CN и объединенных общей памятью через
контроллер каждого процессора, четвертый
уровень соответствует ядрам каждого процессора, функционирующим с
использованием либо технологии HyperTransport
(HT), либо QuickPath Interconnect (QPI), близким по идеологии обмена данными. Таким образом,
архитектурные решения КВС разных производителей за последнее время сильно
сблизились. Однако различные подходы к решению технологических задач как в
области аппаратуры, так и системного программного обеспечения значительно
усложняют проблемы подготовки параллельных программ для выполнения на
конкретной КВС и их переноса на другие КВС.
Рис. 1.
4-х уровневая иерархическая схема КВС Литература 1. И.И.Ладыгин, А.В.Логинов, А.В.Филатов, С.Г.Яньков
Кластеры на многоядерных процессорах . – М: Издательский дом МЭИ , 2008 . 2. WWW.top500.org |
