Внутри суперкомпьютера // Как устроен и зачем нужен самый мощный компьютер в России. Для чего нужны суперкомпьютеры


Зачем на самом деле нужны суперкомпьютеры?

Кто может сказать, не подглядывая в гугл и вики – зачем нужны суперкомпьютеры?

Прогноз погоды? Баллистические расчеты? Гидравлические процессы? – Нет, нет, нет и еще раз нет!Спрошу еще раз. Зачем на самом деле нужны суперкомпьютеры? Если вы не знаете ответ на этот вопрос, но он вас интересует – прошу под кат.

Разумеется, что все эти отговорки про расчет прогноза погоды на суперкомпьютерах – чистой воды надувательство. Самый мощный суперкомпьютер расположен в Японии. Как вы думаете, если бы он действительно следил за погодой, трагедия с Фукусимой могла произойти? Думаю, что нет.

Тогда быть может действительно суперкомпьютеры используются для военных расчетов? Мысль верная. Действительно, там легко просчитать все траектории, сделать наводку на цель с учетом погодных условий (ах, вот что они имели в виду, когда сообщили нам, что суперкомпьютеры используются для погоды), и даже рассчитать примерное число жертв. Все логично, за исключением одного маленького условия. В Японии нет армии!

После поражения во Второй мировой войне Императорские вооружённые силы были распущены, а военные заводы и учебные заведения закрыты. Оккупационные власти даже запретили боевые искусства. Подобные меры в значительной мере соответствовали настроениям японского народа, сильно разочаровавшегося в политике милитаризма. В 1947 году была принята Конституция Японии, в которой юридически был закреплён отказ Японии от участия в военных конфликтах.

Итак, остается последний вариант. Суперкомпьютер используется для тотального контроля за своими гражданами. Неплохая мысль, однако и она не верна. Почему – я продолжу чуть позже. А сейчас хочу сообщить очень важную новость:

Россия, экономика которой крайне далека от высоких технологий, уверенно лидирует в рейтинге стран, владеющих суперкомпьютерами. И более того – приступила к созданию сверхмощного суперкомпьютера в десять тысяч петафлопс. Для сравнения – тот самый японский суперкомпьютер имеет производительность чуть более чем 8 петафлопс.

Конечно, первая мысль была у меня о том, что граждан России берут под контроль. За исключением одного нюанса. Они уже давно взяты под контроль, еще с 2000 года! Пруфлинк на СОРМ. Для тех, кто не читает по ссылке – это система тотального контроля, которая позволяет прослушивать телефонные разговоры. А ее логичное продолжение СОРМ-2, позволяет товарищу майору читать вашу переписку с любовницей с ящика на mail.ru.

Так вот, возвращаясь к последнему варианту. Суперкомпьютер не используется для слежения за гражданами, так как для этого дела проще напрячь связистов и провайдеров. И не тратить огромные, безумные деньги, при их недостатке (вспоминаем прощание с Кудриным). Так за каким таким лешим, Россия тратит такие огромные деньги на какое-то железо, с которого и попилить-то нечего (разве что пускать там крузис для всех чиновников), вместо привычных дорог, которые каждый год можно чинить и откатывать?

Ответ прост до чрезвычайности. Это война. А война как известно – никогда не меняется. Теперь предлагаю перенестись в прошлое на некоторое время назад. Точнее – два отрезка времени. Первое – это голубиная почта. Второе – это радиопередачи.

Эпоха голубиной почты была романтичной и… довольно рискованной. Что, если злой кардинал заманит в сети почтовую голубку, несущую ваши любовные признания фаворитке короля? Обладая таким компроматом, сей злодей может вас, герцога, вынудить даже сменить вашего брата на престоле.  Что же делать? Разумеется – не писать имен. «Лечу к тебе, мое сокровище». И пусть сообщение перехватывают, там нет никакого компромата. Что за сокровище? Может любимая гончая, попробуй – докажи, что это не так.

Вторая мировая война была очень завязана на систему радиопередач. Вспомните культовый фильм про разведчика и радистку. Наш разведчик спокойно принимал сообщения из центра, хотя эфир прослушивался. А радистка смело слала сообщения из вражеской страны, не боясь, что их перехватят. А причиной всему стала шифровка, которая выросла из романтичной эпохи голубиной почты.

Ну что, я думаю, все догадались – для чего на самом деле используются суперкомпьютеры? Ведь интернет – это идеальный эфир, во много раз лучше традиционного радио. И передача информации идет через интернет, разумеется по всем канонам шифрования. Биржевые торги, банковские транзакции, расписания поездов и самолетов, и многое, многое другое. Все это летит шифрованной морзянкой через мировой эфир интернета.

А вы когда-то задумывались о том, что может быть, если этот шифр взломать? Ложные банковские транзакции, путаница с расписанием транспорта в тылу врага, сбои в различных системах, подключенных к интернету. Это настоящая катастрофа, которая приведет к панике и подавит воинский дух вражеской армии. Представляете – вместо вагона с боеприпасами, вам по ошибке прислали вагон с гробами?

Для тех, кто еще не смотрел японский полнометражный мультфильм «Летние войны», рекомендую просмотреть его после прочтения моего поста в обязательном порядке. Между прочим эта картинка к посту – как раз суперкомпьютер, через который тихий ребенок, а на самом деле – взломщик-отшельник, вел самую настоящую кибервойну. Не обычный ноутбук, а суперкомпьютер, с быстрой спутниковой связью и для запитки которого понадобилось электричество целого корабля. Вобщем стоит посмотреть, там все достаточно правдоподобно и популярно объясняется.

Так вот – именно с целью получить военное преимущество и создается этот самый суперкомпьютер. Третья мировая война будет идти в интернете. Иначе, вырвавшись в оффлайн, она не оставит шанса для всей человеческой цивилизации.

Впрочем, с невоенным айти в России все плохо. Энтузиаст, в одиночку создавший веб сервер nginx, который стал третьим по популярности, получивший первые места в нескольких компьютерных соревнованиях, получил три миллиона долларов и уехал в США. Лично я заработал достаточно много на сопровождении и настройке nginx для иностранцев, очень расстроен этим событием.

Дело в том, что основная документация и список рассылки был на русском языке. Недостаточная документированность на английском ставила англоязычных вебмастеров в тупик и они были согласны платить для тонкой настройки nginx под их нужды. Теперь эта ситуация изменится. Веб сервер будет хорошо задокументирован, а я потеряю один из источников дохода.

Печально и то, что за столько лет в России не нашлось ни одного инвестора, который бы подумал – вот какой успешный некоммерческий проект этот nginx. А что если сделать его коммерческий аналог, удобный в использовании для конечного пользователя, и заработать кучу денег?

Так и не нашлось… Можно ругать власть, находить ошибки в документах, маршировать на площади и фотографироваться с полицейскими. Только если вы не видите прибыль под своим носом – то вас, дорогие россияне, ничто не спасет – ни монархия, ни социализм, ни демократия. А все эти силиконовые долины типа Сколкоффо так и будут пустовать, ожидая бизнесменов, которых – увы, так и не будет.

Кстати, о силиконовых долинах. Раньше считалось, что Украина от России отстает на пять лет. Теперь срок отставания всего три года, что очень приятно. Не понятно только за счет чего – бурного развития нас или регресса их, но факт остается фактом. Если в 2009 в России началось создание наукограда, то в 2011 мы тоже будем строить инновационные центры, причем даже несколько. Пруфлинк.

В связи с этим у меня возникло предложение успешным украинским бизнесменам:

Я обнаружил абсолютно незанятую нишу, которая способна принести большую, и главное – постоянную прибыль. Этот бизнес связан с высокими технологиями, но в оффлайне. Он требует значительных вложений, но окупит их сторицей. Я готов его создать за 50%, разделив структуру на две независимые компании, которые без друг-друга не смогут существовать. Одну из них будет возглавлять инвестор, вторая должна принадлежать мне.

Если у вас есть знакомый бизнесмен, который готов рискнуть несколькими миллионами долларов, пожалуйста – свяжите его со мной, моя благодарность не будет знать границ в рамках разумного.

P.S. Спонсор поста -

.

rogovsky.livejournal.com

"Что такое суперкомпьютеры, и зачем они нужны?" — Информио

С момента появления первых компьютеров одной из основных проблем, стоящих перед разработчиками, была производительность вычислительной системы. За время развития компьютерной индустрии производительность процессора стремительно возрастала, однако появление все более изощренного программного обеспечения, рост числа пользователей и расширение сферы приложения вычислительных систем предъявляют новые требования к мощности используемой техники, что и привело к появлению суперкомпьютеров.

Что же такое суперкомпьютеры, и зачем они нужны?

Суперкомпьютер - это мощная ЭВМ с производительностью свыше 10миллионов операций. То есть супер-ЭВМ - это вычислительная система, которая позволяет производить сложные расчеты за более короткие промежутки времени. Каждая компьютерная система состоит из 3-х основных частей: центрального процессора, то есть счетного устройства, блока памяти и вторичной системы хранения информации (к примеру, в виде дисков или лент).

С одной стороны, целый ряд приложений может теперь успешно выполняться на рабочих станциях, но с другой стороны, время показало, что устойчивой тенденцией является появление все новых приложений, для которых необходимо использовать супер - ЭВМ. Прежде всего, следует указать на процесс проникновения супер  -  ЭВМ в совершенно недоступную для них ранее коммерческую сферу. Речь идет не только, скажем, о графических приложениях для кино и телевидения, где требуется все та же высокая производительность на операциях с плавающей запятой, а прежде всего о задачах, предполагающих интенсивную (в том числе, и оперативную) обработку транзакций. В этот класс задач можно отнести также системы поддержки принятия решений и организация информационных складов. Конечно, можно сказать, что для работы с подобными приложениями в первую очередь необходимы высокая производительность ввода-вывода и быстродействие при выполнении целочисленных операций, а компьютерные системы, наиболее оптимальные для таких приложений, например, MPP-системы Himalaya компании Tandem, SMP-компьютеры SGI CHAL ENGE, AlphaServer 8400 от DEC - это не совсем супер - ЭВМ. Но следует вспомнить, что такие требования возникают, в частности, со стороны ряда приложений ядерной физики, например, при обработке результатов экспериментов на ускорителях элементарных частиц. А ведь ядерная физика - классическая область применения супер - ЭВМ со дня их возникновения.

В любом компьютере все основные параметры тесно связаны. Трудно себе представить универсальный компьютер, имеющий высокое быстродействие и мизерную оперативную память либо огромную оперативную память и небольшой объем дисков. По этой причине и суперкомпьютеры характеризуются в настоящее время не только максимальной производительностью, но и максимальным объемом оперативной и дисковой памяти. Обеспечение таких технических характеристик обходится довольно дорого — стоимость суперкомпьютеров чрезвычайно высока. Какие же задачи настолько важны, что требуют систем стоимостью в десятки и сотни миллионов долларов? Как правило, это фундаментальные научные или инженерные вычислительные задачи с широкой областью применения, эффективное решение которых возможно только при наличии мощных вычислительных ресурсов. Вот лишь некоторые области, где возникают задачи подобного рода:

  • науки о материалах;
  • построение полупроводниковых приборов;
  • сверхпроводимость;
  • структурная биология;
  • разработка фармацевтических препаратов;
  • генетика человека;
  • квантовая хромодинамика;
  • астрономия;
  • автомобилестроение;
  • транспортные задачи;
  • гидро- и газодинамика;
  • управляемый термоядерный синтез;
  • эффективность систем сгорания топлива;
  • разведка нефти и газа;

Дополнительная трудность состоит еще и в том, что вычисления не должны продолжаться более 4 часов, так как за 5 часов картина погоды смазывается совершенно, и все, что вы считаете, уже не имеет никакого отношения к реальности. Нужно не только обработать гигантский объем данных, но и сделать это достаточно быстро. Такое под силу лишь суперкомпьютерам.

Позиция

Производитель

Компьютер

Где установлен

Страна

Год

Число процес

соров

1

IBM

ASCI White

Ливерморская национальная лаборатория

США

2000

8192

2

Compaq

AlphaServer SC

Питтсбургскийсуперкомпью-терный центр

США

2001

3024

3

IBM

SP Power3

Институт исследований в области энергетики NERSC

США

2001

3328

4

Intel

ASCI Red

Национальная лаборатория Sandia

США

1999

9632

5

IBM

ASCI

BluePacific

Ливерморская национальная лаборатория

США

1999

5808

6

Compaq

AlphaServer SC

Лос-Аламосская национальная лаборатория

США

2001

1536

7

Hitachi

SR8000/MPP

Токийский университет

Япония

2001

1152

8

SGI

ASCI BlueMountain

Лос-Аламосская национальная лаборатория

США

1998

6144

9

IBM

SP Power3

Океанографи-ческий центр NAVOCEANO

США

2000

1336

10

IBM

SP Power3

Немецкая служба погоды

Герма

ния

2001

1280

Старые компьютеры

 

Новые компьютеры

В современном мире суперкомпьютерные технологии стали стратегической областью. И без нее неосуществимо дальнейшее развитие экономики. Мощность национальных супер - ЭВМ сейчас так же важна, как мощность электростанций или количество боеголовок. Суперкомпьютер стал показателем технического уровня государства.

Я считаю, что компьютеры помогают нам узнавать и пользоваться современной техникой. Благодаря им, мы облегчаем свою работу, ведь большую часть за нас делает компьютер и программы. За это время обучения в школе, на уроках информатики я узнал много нового и интересного, что помогло мне делать различные домашние задания, связанные с компьютерной работой. Так же я считаю, что информатику просто необходимо знать по некоторым причинам:

  • многие работы связанны именно с компьютерной работой;
  • полезно для собственного развития;
  • облегчение своей же работы;
  • уметь пользоваться компьютером и программами необходимо в современном обществе.

 В современном мире суперкомпьютерные технологии стали стратегической областью. И без нее неосуществимо дальнейшее развитие экономики. Мощность национальных супер - ЭВМ сейчас так же важна, как мощность электростанций или количество боеголовок. Суперкомпьютер стал показателем технического уровня государства.

Интернет источники:

1)www.litsoch.ru

2)www.computer-museum.ru

3)http://bibliofond.

www.informio.ru

Как появились суперкомпьютеры и зачем они нужны. Фото | Мнения

Первая советская электронно-вычислительная машина была создана в 1951 году школой академика Лебедева. Почти через год аналогичный — полностью электронный — компьютер знаменитого фон Неймана появился в Америке. Тут же возникла задача о последствиях распространения ядерного взрыва, которая решалась параллельно и у нас, и за океаном. Но, конечно, все исследования и разработки велись в рамках совершенно секретных программ.

Тогда же фактически начала развиваться так называемая теория разностных схем и решение дифференциальных уравнений в частных производных. А это основа уравнений математической физики, которые описывают основные физические процессы. Выдающимися исследователями в этой области стали Лакс, Вендрофф, Курант, Гельфанд, академики Белоцерковский, Годунов, Самарский, Дородницын, Яненко. Все эти люди параллельно развивали вычислительную технику и вычислительные методы. Именно тогда появились знаменитые схемы Лакса, Лакса — Вендроффа, метод Годунова, который до сих пор не потерял актуальность, хотя прошло уже более 60 лет. Белоцерковский стал первым ученым, который смог численно решить задачу об обтекании спускаемого в атмосфере Земли аппарата. Кроме того, был создан знаменитый метод Белоцерковского — Дородницына, который используется и сейчас. Тогда же были предложены схемы академика Самарского, по которым сейчас решаются многие математически сложные задачи.

Конечно, наличие всех этих и подобных им задач стимулировало развитие вычислительной техники. И в Советском Союзе она развивалась очень неплохо. Примерно до середины 1960-х годов мы шли параллельно с американцами. Но потом некоторые не совсем профессиональные решения на самых верхах государства привели к тому, что развитие нашей электронной техники и ее финансирование стали сокращаться, а был взят курс на закупку американской вычислительной техники.

Это стало очень большой ошибкой.

Современные суперкомпьютеры — это очень мощные вычислительные системы. Скорость их работы уже достигает десяти и более петафлопс. Хотя буквально 3-5 лет назад речь шла о терафлопсах (1 петафлопс = 1015 операций в секунду, 1 терафлопс = 1012 операций в секунду. – Forbes). Сейчас уже идет речь о создании первого экзафлопсного (1018 операций в секунду) компьютера.

Мощность вычислительной техники в наши дни увеличивается с поразительной скоростью. Правда, физики тоже не отстают и ставят задачи соответствующей сложности. Последнее десятилетие дало удивительный скачок в решении сложнейших задач.

Основное применение вычислительных систем — это моделирование разнообразных физических явлений и процессов. Это нелинейные трехмерные динамические задачи, решать которые стало возможно буквально в последние десятилетия. Это задачи вычислительной аэродинамики (обтекания потоком воздуха самолетов и спускаемых в атмосфере планет аппаратов), гидродинамики (обтекание кораблей, подводных лодок, других плавающих объектов), магнитной гидродинамики, физики плазмы, звезд, сейсморазведки полезных ископаемых и др. С этими задачами связаны такие области информатики, как 3D-компьютерная графика, без которой невозможен анализ результатов расчетов, сетевые технологии, оптимизация программ, интегрирование больших программных комплексов, создание параллельных алгоритмов и распределенные системы.

Специалист в нашей области должен быть прекрасным программистом, знать практически всю информатику, также он должен быть отличным математиком, знать численные методы и предметную область, в которой он работает. Сейчас наши суперкомпьютеры также позволяют решать такие задачи, о которых раньше тяжело было говорить, например климатические, в частности, задачи о движении воздушных масс в атмосфере Земли, океанических течений, взаимодействия океана и атмосферы, образования цунами, действия землетрясений и других природных явлений.

www.forbes.ru

Где и как используются суперкомпьютеры

Подробности июня 27, 2014 Просмотров: 7565 Где и как используются суперкомпьютеры

Существуют различные типы вычислительных машин, используемых в различных ролях. Эволюция компьютеров показывает, как комплексная и огромная машина стала машиной для масс, необходимой частью каждого дома и офиса. Супер компьютер в сознании людей это очень умная машина, которая может произвести в большом количестве данные и информацию в считанные минуты.

Суперкомпьютеры способны выполнять операции за считанные ​​секунды, которые другие компьютеры, выполняли бы несколько дней или даже недель. Они также обслуживаются и нуждаются в особом к ним отношении, наряду с чрезвычайно прохладным помещением в котором они находятся. Они потребляют много энергии и имеют очень высокую скорость обработки, в связи с их большим количеством микропроцессоров. Суперкомпьютеры используются в ситуациях, когда большой объем данных должен быть обработан в небольшом промежутке времени и моделированием операций, выполняемых одновременно.

 

супер компьютеры

Биология

Суперкомпьютеры можно использовать для моделирования работы нервной системы и мозга организма. В 2006 году в Политехнической школе Лозанны Швейцарии использовали суперкомпьютер для визуализации части мозга крысы, чтобы понять, как нейроны передают сообщения в этом типе организма. Тем не менее, компьютер был только способен демонстрировать небольшую область мозга. Тем не менее, это было прорывом.

В 2009 году совместное предприятие по IBM и Стэнфордского университета смоделировали кору головного мозга кошки с помощью суперкомпьютера Blue Gene/IP. Они смоделировали 1% от функционирования человеческого мозга в том же году. В течение следующих 10 лет, полный рендеринг и моделирование работы человеческого мозга, будет показано с помощью суперкомпьютера. Для чего моделировать мозг? Чтобы понять, как работает эта часть тела, как передаются сообщения, как хранятся воспоминания и т.д. Психологи смогут понять, почему возникают некоторые психические состояния, и какая часть мозга на это влияет. Мозг человека является наиболее широко используемой частью тела, но о нем очень мало что известно, и преодоление этого разрыва, является одним из ключевых работ суперкомпьютеров.

 

 супер компьютеры

Пространство

Последний рубеж и, возможно, последний оставшийся регион, который остается полу-неисследованным человеком.

Суперкомпьютеры используются для:

Моделирования пути и поведения различных небесных объектов и тел в пространстве.

Поведения солнца, его функционирование и влияние на Землю.

Суперкомпьютеры могут имитировать взрывы, которые происходят в глубоком космосе и находятся вне досягаемости мониторинга.

Моделирование того как была создана вселенная, путем воссоздания события «большого взрыва», а также звезд, темной материи и образования других космических тел.

 

 супер компьютеры

Климат

"Непредсказуемый, как погода", является общей фразой, но что делать, чтобы предсказывать погоду? Или, по крайней мере, определить предупреждающие знаки и преждевременные показатели? Суперкомпьютеры еще раз придут на помощь путем моделирования климатических условий, при обработке данных и графиков статистики. Прогнозировать изменения и колебания в погодных условиях можно через суперкомпьютеры. Миграция облаков, анализ погоды предыдущего сезона по сравнению с текущей ситуацией, оценивание интенсивности и охвата солнечного света на Земле, анализ влияния загрязняющих веществ на атмосферу и погоду, прогнозирования океанических течений и температуры это всего лишь несколько областей, которые исследуют и рассматривают суперкомпьютеры.

 

супер компьютеры

Стихийные бедствия

Смертоносные последствия стихийных бедствий могут быть оценены и рассчитаны заранее, чтобы свести к минимуму ущерб от их последствий. В определенной степени, суперкомпьютеры могут предсказать путь или маршрут ураганов, торнадо, штормов или цунами. Это помогает в проведении эвакуации и направлении ключевых ресурсов. Сейсмическое обнаружение деятельности и расчет возможных путей сейсмических волн может помочь в планировании и научиться предотвращать такие бедствия.

 

супер компьютеры

Исследования

  1. Суперкомпьютеры используются при решении сложных уравнений, в таких областях, как квантовая физика и механика.
  2. Для военных самолетов и машин, суперкомпьютеры могут имитировать аэродинамику на рабочих и типовых схемах полета, чтобы помочь в разработке новых машин.
  3. Ядерные исследования нуждаются в тестировании, но вместо настоящих взрывов, суперкомпьютеры могут помочь имитировать ядерные взрывы и реакции, которые помогают продвигать досягаемость ядерных технологий.
  4. Белки являются очень важным биологическим компонентом и их молекулярная структура 3-мерной ориентации. Молекулярная цепь или функции белка в организме могут измениться. Такие заболевания, как болезнь Альцгеймера и муковисцидоз связаны с изменением белков, поэтому понимание природы дефектных белков, является ключом к обучению, почему возникают такие болезни и как их лечить. Моделирование операции складывания белков является очень сложной, это еще одна задача для суперкомпьютеров.
  5. Поток крови, ее пути, скорости и различные трудности, которые могут возникнуть, могут быть смоделированы суперкомпьютером. Как функционирует кровь при заболеваниях крови и болезнях, можно сравнить с нормальным функционированием крови и понять полный спектр разности.
  6. Суперкомпьютеры также помогают в научно-исследовательских работах в области гидродинамики или исследованиях Земли. Они также могут создавать сложные анимированные модели молекулярных структур различных химических и биологических соединений и кристаллов.

 

С каждым днем инноваций, на арене технологий, сегодняшний суперкомпьютер может завтра оказаться у вас на столе!

Читайте также

 

 

 

 

juice-health.ru

Внутри суперкомпьютера // Как устроен и зачем нужен самый мощный компьютер в России

Интеллектуальные машины — остриё прогресса и двигатель информационной революции. Среди них есть настоящие компьютеры-монстры — не злые, зато огромные, прожорливые, умные и быстрые. Корреспондент «Кота Шрёдингера» побывал в чреве суперкомпьютера «Ломоносов».

Мы открываем неприметную дверь в коридоре второго гуманитарного корпуса МГУ — я проходил здесь много раз, но мне и в голову не приходило, что за ней скрывается самый мощный в России суперкомпьютер.

— Я лучше здесь объясню: внутри суперкомпьютера очень шумно, невозможно рассказывать, — говорит Серей Жуматий, ведущий научный сотрудник вычислительного центра МГУ им. М.В. Ломоносова.

У Сергея необычная профессия — системный администратор суперкомпьютера. Причём не одного — в его ведении находятся старенький «Чебышёв», только построенный, проходящий отладку «Ломоносов-2» и нынешний флагман «Ломоносов», гудящий и мигающий тысячами разноцветных лампочек в соседнем зале. От прихожей, где мы стоим, зал отделяет звуконепроницаемая прозрачная панель — здесь и видно всё, и говорить можно.

Сергей объясняет, что бесчисленные стойки с системными блоками, которые мы видим, — это примерно четверть всего суперкомпьютера: его мозг. В соседних помещениях расположены система бесперебойного питания и собственная электроподстанция, система охлаждения в подвале — там стоят баки со специальной «незамерзайкой».

Наконец мы надеваем большущие наушники для защиты от шума и входим в зал. Гул вентиляторов и кондиционеров слышен даже сквозь них. Вычислительные сервера перемигиваются синими лампочками, блоки системы хранения данных сигнализируют об исправной работе зелёными огоньками. У суперкомпьютера распределённая файловая система — при поломке любого из дисков, на которых хранятся данные, информация не будет утеряна.

На стойках с серверами то и дело видна надпись «T-Platforms» — это название российской компании, разработавшей и изготовившей «Ломоносов» и «Ломоносов-2». Хотя они, как и все системы такого рода, в основном собраны из вполне стандартных комплектующих: процессоров Intel Xeon, блоков памяти Samsung. Но есть и платы, которые «Т-Платформы» сделали сами.

Что не по зубам ноутбуку

Уподобившись Ионе и изучив организм монстра изнутри, мы возвращаемся к людям — рассказать «Коту Шрёдингера» о «Ломоносове» и других суперкомпьютерах согласился академик Владимир Воеводин, замдиректора по научной работе Научно-исследовательского вычислительного центра МГУ, член-корреспондент РАН.

[Кот Шрёдингера] Что это всё-таки такое — суперкомпьютер?

[Владимир Воеводин] Это очень просто. Когда человек не может что-то сделать, он зовёт помощников. Точно так же, если мой компьютер не справляется с расчётами, я могу взять много компьютеров и распределить работу между ними. Суперкомпьютер основан на принципе параллельной обработки информации, которую осуществляют тысячи и десятки тысяч, иногда миллионы процессоров. Все они работают как единый вычислительный комплекс — для решения одной задачи.

[КШ] Я слышал, что суперкомпьютер Watson, прославившийся победой в телевикторине, переехал в «облака», то есть он задействует ресурсы множества компьютеров, находящихся в разных местах. Получается, суперкомпьютер может и не существовать как физический объект?

[ВВ] Для определённых задач суперкомпьютер можно собрать на время — даже из компьютеров пользователей интернета. Так делают, когда пытаются минимизировать стоимость вычислений. Мы и сами проводили множество экспериментов, объединяя огромное число компьютеров в университетах по всей России и распределяя между ними нагрузку. Но в «облаках» сложно решать, допустим, задачи вычислительной гидродинамики, когда требуется аккуратное и быстрое взаимодействие узлов системы или процессоров.

[КШ] Что это вообще за задачи, с которыми обычный компьютер не справляется?

[ВВ] Те, что обладают высокой вычислительной сложностью. Возьмём типичную задачу, стоящую перед нефтяной или газовой компанией. Нужно смоделировать нефтяной резервуар, расположенный под землёй на глубине несколько километров. Будем считать для простоты, что там куб, который можно представить как сеть размером 100 × 100 × 100 точек. В каждой точке нужно вычислить десяток функций: давление, концентрацию, температуру... В самых простых моделях три компонента: вода, нефть и газ, в моделях посложнее рассматривают различные фракции нефти. Чтобы вычислить значение функций в каждой точке, нужно решить нелинейное уравнение — это сотни арифметических операций на каждую функцию в каждой точке. Но это даст лишь застывшую картинку, а нам интересна динамика — как всё это развивается. Значит, нужно сделать порядка 500 шагов по времени... В итоге мы получаем колоссальный объём расчётов, с которыми ни один обычный компьютер не справится.

У «Ломоносова» три уровня хранения данных: высокоскоростные дисковые хранилища объёмом 500 ТБайт, дисковое хранилище повышенной надёжности объёмом 300 ТБайт и ленточная библиотека объёмом 1 ПБайт.

Чем меряются монстры

[КШ] Какое место среди суперкомпьютеров мира занимает «Ломоносов»?

[ВВ] Есть единый рейтинг, Топ-500 самых мощных суперкомпьютеров мира, который публикуется два раза в год. Когда в 2009-м создали «Ломоносов», он занял 12-е место — это было высшим достижением России в рейтинге. В последней версии, вышедшей в ноябре 2014 года, «Ломоносов» уже на 58-м месте, а наш новый суперкомпьютер «Ломоносов-2» — на 22-м.

[КШ] Чем они меряются?

[ВВ] Есть теоретическая величина, которая считается скорее на бумажке, — называется пиковой производительностью. На практике она мало кому интересна: нужно, чтобы компьютер хорошо подходил именно для конкретного типа задач. Но есть стандартный общепризнанный тест, измеряющий, насколько быстро машина умеет решать систему линейных уравнений с плотной матрицей. Он доступен в интернете, каждый может запустить его даже на мобильном телефоне — разница по пиковой производительности с нашими монстрами будет в миллионы раз. Вот по этому параметру суперкомпьютеры и ранжируют. На первом месте сейчас китайский Tianhe-2.

[КШ] В России строят ещё что-нибудь такое?

[ВВ] Государственной программы пока нет, но поддержка есть — прежде всего, конечно, со стороны МГУ. Наш ректор понимает, что за такими вычислительными технологиями будущее. Ведь далеко не всегда можно поставить физический эксперимент, изучая, допустим, глобальное изменение климата. Зато можно построить виртуальную модель и посчитать, что произойдёт. И так во многих вещах. Почему сегодня компьютеры используются в любой конкурентоспособной промышленности? Да потому что провести вычислительный эксперимент на порядок дешевле, чем натурный. Например, вы создаёте авиационный двигатель — чтобы выполнить сертификацию, сколько таких многомиллионных устройств нужно будет испытать и разбить? Гораздо дешевле большую часть испытаний провести на виртуальной модели.

[КШ] Суперкомпьютеры МГУ используются в основном для проведения таких вот виртуальных экспериментов?

[ВВ] Да, это главное их применение. Только у нас эксперименты связаны прежде всего с фундаментальными научными исследованиями. Но они очень востребованы и в прикладных областях: в конструировании турбин, например, в сейсморазведке, нефтяной и газовой промышленности.

[КШ] Я слышал, что к традиционному для биологии делению экспериментов на in vitro (в пробирке) и in vivo (в живом организме) добавился третий тип — in silico, в компьютере.

[ВВ] Да, абсолютно правильно. На нас завязаны очень многие вещи, касающиеся здоровья человека: драгдизайн, моделирование кровотока в организме, моделирование мышечной активности, в том числе работы сердца. Невероятно перспективная область — моделирование активности человеческого мозга: в Европе на её изучение только государственные структуры выделили миллиард евро, ещё миллиард дадут частные компании.

В целом примерно 30% всего машинного времени «Ломоносова» уходит на биохимический кластер, биоинформатику, биоинженерию. Академик Скулачёв с нашей помощью разрабатывает новые лекарства, химики под руководством профессора Немухина проектируют новые материалы. Вообще же нашими суперкомпьютерами пользуются больше двадцати факультетов. Среди них и гуманитарные — например, у нас был интересный проект с историческим факультетом по сравнительному анализу старинных текстов.

[КШ] Только университетские учёные пользуются «Ломоносовым»?

[ВВ] Нет, у нас огромное количество пользователей — сейчас их около 1200, то есть порядка 200 организаций, 500 проектов. Это институты Академии наук, университеты, другие научные организации. Московский университет, по сути, обслуживает всё научно-образовательное сообщество России. Машина загружена полностью. Смотрите, у меня всегда есть возможность мониторить с экрана смартфона, что творится в суперкомпьютере. Вот текущая картинка загруженности «Ломоносова»: сейчас работают 124 человека, запущено 145 задач, еще 515 человек в очереди — ждут, пока освободятся ресурсы. Очередь есть всегда, именно поэтому мы и затеяли новый проект — «Ломоносов-2». Частично он уже запущен и вскоре станет доступен для всех учёных.

Автоматическая система пожаротушения использует специальный газ. В случае возгорания он заполняет помещение и ликвидирует пожар, не повреждая при этом оборудование.

Информационный завод

[КШ] Если на «Ломоносове» в данный момент работают 124 человека, получается, каждому из них нужна лишь малая часть ресурсов суперкомпьютера?

[ВВ] Особенность «Ломоносова» — его универсальность. У нас огромный поток пользователей, поэтому мы не можем делать специализированную машину — такую, которая ориентирована только на один класс задач. Мы сразу делали универсальную установку, понимая, что поток пользователей и разных задач будет колоссальный. Это гигантский информационный завод. Он работает без выходных, без праздников, круглосуточно. Чаще всего пользователям не нужен весь «Ломоносов», хотя есть около десяти групп, которые используют 1,7 петафлопса «Ломоносова» целиком.

[КШ] Эти 124 человека, которые сейчас работают на «Ломоносове», — они же там не сидят, они удалённо работают?

[ВВ] Да, прошли те времена, когда люди приходили в машинный зал. Человек подаёт заявку, и если она одобряется, получает уникальный ключ доступа к суперкомпьютеру. Далее исполняется специальный «ритуальный танец», необходимый для обеспечения информационной безопасности, и «Ломоносов» становится доступен по интернету из любого места.

[КШ] Как к вам приходят учёные и кто для них пишет программы?

[ВВ] Сидит человек в своей лаборатории и понимает вдруг, что ему нужно много считать, что его любимой персоналки уже не хватает. Но прежде чем подавать заявку, он должен оценить свои силы — понять, есть ли у него возможности перенести программу, работающую в последовательном режиме, на суперкомпьютер, который основан на принципе параллельных вычислений. Это революционный шаг, который в самом ближайшем будущем предстоит сделать всем нам, настоящая вторая компьютерная революция — переход от последовательных вычислений к параллельным.

[КШ] Тут совсем другое программирование, да?

[ВВ] По сути, да. На самом деле оно уже сейчас везде применяется. Даже мобильные телефоны теперь многоядерные. Если вы программируете для мобильных платформ, вы обязаны знать, что такое многоядерность и каким образом синхронизировать обмен данных для обеспечения параллельного выполнения программ. Раньше учили программировать, а сейчас нужно учить параллельно программировать, причём всех.

[КШ] То есть люди приходят с готовой программой?

[ВВ] Иногда да. Но сейчас уже наработана огромная программная инфраструктура готовых прикладных пакетов — например, для задач по молекулярной динамике, аэродинамике, электродинамике. И это, конечно же, великое дело. Человеку не нужно плясать от печки, программировать всё с нуля. Он задает параметры своей модели, своего изделия, запускает процессы и получает на выходе результаты моделирования.

[КШ] Бывают вычислительные задачи, с которыми «Ломоносов» не справляется?

[ВВ] Есть много шуточных, но метких определений суперкомпьютера. Для главного инженера это машина, которая весит больше тонны, для финансиста — машина, которая стоит больше миллиона долларов. А для многих учёных суперкомпьютер — это машина, мощности которой чуть-чуть не хватает для решения современных задач. И таких задач, конечно, огромное количество. Каждый старается свою модель расширить до тех пределов, которые позволяет потенциал программного обеспечения и аппаратуры. А когда пределы достигнуты, остается лишь ждать появления следующего поколения машин.

Все вычислительные узлы связывает сеть с пропускной способностью до 40 Гб/с

Будущее суперкомпьютеров

[КШ] Соблюдается ли для суперкомпьютеров Закон Мура, утверждающий, что каждые два года мощность процессоров удваивается?

[ВВ] До сих пор более или менее соблюдался. Сейчас наметилось некоторое отклонение: рост мощности немного замедлился. Здесь пищу для размышлений даёт тот же Топ-500 — он ведётся с начала девяностых, накоплена большая статистика. Если по ней смотреть, получается просто идеальная прямая на логарифмической шкале. И это удивительно, ведь закон Мура не доказан, он основан только на эмпирических наблюдениях. Но, кажется, это сверхбыстрое развитие начало всё-таки потихонечку загибаться — сейчас закон Мура сохраняется за счёт того, что увеличивается степень параллельности. А частота процессоров уже не растёт — слишком много энергии потребляется и выделяется. Но благодаря параллельности пока удаётся поддерживать быстрое увеличение производительности.

[КШ] Чтобы создать самый большой и мощный суперкомпьютер в мире, достаточно просто иметь много денег?

[ВВ] Вы несколько цинично это обрисовали, но в целом так и есть. Обратите внимание: все современные суперкомпьютеры из верхушки Топ-500 — это отдельные здания. Для китайского Tianhe-2 специально строили целый комплекс. Потребляемая им мощность — 24 мегаватта. Мощность лампочки — 60 ватт. Мощность сервера — 500 ватт. А здесь двадцать четыре миллиона ватт! Это колоссально, это энергопотребление небольшого города. И ведь кто-то должен всё это оплачивать.

«Каждый понимает, как править четвёркой лошадей, но как управлять тысячью цыплят, уже не знает никто — а нам предстоит управлять сотнями миллионов муравьёв».​

Поэтому построить-то его можно, но от цены за электричество вы придёте в ужас. Это одна из проблем, которая сдерживает развитие суперкомпьютерной отрасли. Нужен переход к гораздо более энергоэффективным технологиям.

[КШ] Каким вы видите ближайшее будущее суперкомпьютеров?

[ВВ] Они будут становиться всё более разнообразными: где-то удобнее использовать многоядерную архитектуру, где-то сопроцессоры; где-то главное — большая память, а где-то — быстрое взаимодействие. Очень интересное направление — построение суперкомпьютерных систем на основе мобильных процессоров, тех самых, которые используются в телефонах.

Эти процессоры маломощные с точки зрения производительности, зато очень дешёвые и энергоэффективные. Чтобы создать из них суперкомпьютерную установку, их нужно огромное количество — десятки и сотни миллионов. Для программистов это вызов — как разрабатывать алгоритмы, как писать программы, чтобы заставить это огромное количество муравьёв работать на выполнение одной задачи. Каждый понимает, как править четвёркой лошадей, но как управлять тысячью цыплят, уже не знает никто — а нам предстоит управлять сотнями миллионов муравьёв.

От одного шкафа с оборудованием необходимо отводить до 65 кВт тепла. Система охлаждения занимает около 500 кв. м. внутри и снаружи здания.

[КШ] Как вы думаете, лет через десять ещё останутся такие вот здания-компьютеры?

[ВВ] Останутся, я в этом на сто процентов уверен. Хотя многие их функции уйдут в «облака». Одно из определений суперкомпьютера гласит, что это машина, которая всегда занимает большой зал. В 1956 году в Московском университете поставили первую отечественную серийную машину «Стрела». Производительность — две тысячи операций в секунду, без всяких «мега» и «гига». А занимала она триста квадратных метров! Это побольше, чем «Ломоносов» за стеной. И с того момента всё сохраняется: машина занимает большой зал.

[КШ] Есть ли в России острая потребность в ещё более мощных суперкомпьютерах?

[ВВ] Издеваетесь? Пятьсот пятнадцать ждущих задач! Причём это только фундаментальная наука. И вы спрашиваете про потребности?!

russianinterest.ru

Суперкомпьютер, самые мощные компьютеры в мире - описание, применение, рейтинг суперкомпьютеров - Stevsky.ru

Самые мощные компьютеры в мире

Суперкомпьютеры - это ЭВМ с особой, максимальной производительностью, которая на порядок отличается от обычных компьютеров, установленных у большинства населения дома. Конечно, стоимость такой техники высока: средняя цена составляет около ста миллиона долларов. Такие ЭВМ необходимы лишь для задач, связанных с государственными вопросами, обычным обывателям мира нашего в качестве персонального компьютера такие суперкомпьютеры не подойдут. Так для чего же нужны суперкомпьютеры? Ответ на этот и многие другие вопросы ищите в продолжении обзора.

Суперкомпьютеры и их применение

 

На сегодняшний день суперкомпьютеры используются там, где необходимо численное моделирование. В начале своего существования мощные компьютеры применялись в прогнозе погоде, более подробно прочитать о первом суперкомпьютере можно ниже, затем начали производить расчеты для военных целей: оборонные задачи по различному химическому оружию, вычисления в физическом плане, и подобные решения. 

Список наук, в которых применяются суперкомпьютеры:

  • Проблемы, связанные с математикой (статистика, криптография)
  • Физические задачи (разработка оружия, проекты различных реакторов)
  • Анализы метеорологии (прогнозирование погоды, климатические исследования)
  • Науки, связанные с биологией и химией (анализы ДНК, медицинские задачи)
  • Военные процессы (разработка стратегии обороны или нападения)

Это далеко не полный список задач, решаемых с помощью суперкомпьютеров.

Первые суперкомпьютеры

Первым суперкомпьютером является ЭНИАК (Электронный числовой интегратор и вычислитель), разрабатывался он учеными из Пенсильванского университета с 1943 по 1945 год. Мощность первого суперкомпьютера составляла 500 флопс. Скорее всего, у вас возник вопрос: что такое флопс? Флопс - это единица измерения производительности компьютеров, планшетов, смартфонов и другой техники. На данный момент 500 флопс не то чтобы мало, это настолько мало, что даже мощность китайских игрушек типа тетрисов, тамагочи и других больше этого значения! Соединенные Штаты Америки решили использовать ЭНИАК в качестве расчетной машины по разработке термоядерного оружия. На данный момент компьютер хранится в Национальном музее американской истории в столице США - Вашингтоне. 

К сожалению мощность компьютера ЭНИАК была довольно большой, однако многие ученые спорят о том, был ли ЭНИАК суперкомпьютером или просто компьютером, поэтому нужно написать и о той ЭВМ, которую все ученые принимают за суперкомпьютер: Cray-1, изобретателем которого является Сеймур Крэм. На данный момент этой зверь-машине уже чуть больше 40 лет, а в свое время стоил он почти 9 миллионов долларов, что с учётом инфляции на конец 2016 года равняется 40 миллионам зелёных. Мощность первого суперкомпьютера составляла 133 МФлопс.  В 70-80-ые года этого было достаточно, для того чтобы узнавать погоду. Служил он с 1977 года по 1989 год в Национальном центре Атмосферных исследований США, на данный момент отдыхает на пенсии в музее, который находится в Германии. 

Первый суперкомпьютер, который создавался в СССР - это БЭСМ-1(Большая или быстродействующая электронно-счетная машина). Данную машину разрабатывали ученые из Института точной механики и вычислительной техники АН СССР, эксплуатировать начали в 1952 году посредством решения многих задач, к примеру расчетов высадки на Луну.

Топ суперкомпьютеров, рейтинг самых мощных компьютеров в мире

Топ-500 суперкомпьютеров начинали анализировать уже в 1993 году. В уходящем, 2016 году, данный топ возглавил суперкомпьютер из Поднебесной - Sunway TaihuLight, который работает на благо национальному суперкомпьютерному центру Китая, а мощность составляет 93 Петафлопса. На данный момент 213 ЭВМ, входящих в топ-500 суперкомпьютеров находятся в Азии, в Америке(Южной и Северной) - 175, а в Европе - 104. В топе по странам лидирующее положение занимают Китай и Соединенные Штаты Америки, у них по 171 компьютеру, следом идет Германия с 31 ЭВМ, затем 27 машин, работающих в Японии, во Франции - 20, в Великобритании - 13, в Польше - 7, в Италии - 6, а в Российской Федерации всего 5. Из многообразия операционных систем практически все разработчики суперкомпьютеров выбирают ОС Linux. 

Суперкомпьютеры в России, Ломоносов

52 место в топ-500 в России занимает суперкомпьютер, который размещен в Московском Государственном Университете(МГУ). Однако, вице-премьеру такое место не по нраву, в одной из своих речей, он выразил недовольство этим: "52-е место для России маловато". Название, кстати, такое же, как и фамилия того, в честь которого назвали МГУ - Ломоносов, только с циферкой 2 в конце, и полное название - ЛОМОНОСОВ-2. Кстати, цифра 2 поставлена не случайна, так как имеется и просто суперкомпьютер Ломоносов, который был построен в 2012 году и изрядно сдал свои позиции, но с топ-500 уходить пока не собирается. ЭВМ Ломоносов также установлен в МГУ. Следом идет компьютер в Санкт-Петербурге под названием ФГАОУ ВО СПбПУ. Да, установлен он тоже в университете, на этот раз в Санкт-Петербургском политехническом. 

Суперкомпьютер видео

< Предыдущая Следующая >
 

Новые материалы по этой тематике:

Старые материалы по этой тематике:

www.stevsky.ru

Суперкомпьютеры и их применение

Цель работы:

Суперкомпьютеры и их применение

Введение

  1. Что такое суперкомпьютеры
  2. Для чего нужны суперкомпьютеры
  3. Программы для суперкомпьютеров
  4. Вычислительные кластеры
  5. Многопроцессорные системы
  6. Первые суперкомпьютеры
  7. Строение суперкомпьютеров
  8. Заключение
  9. литература

-http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%83%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D1%8C%D1%8E%D1%82%D0%B5%D1%80

 -http://www.depo.ru/category_c1853121.aspx?utm_source=Direct&utm_medium=cpc&utm_campaign=PC_Business

 

-http://www.i-mash.ru/news/nov_otrasl/12227-superkompjutery-v-promyshlennosti.html

 

 

МНОГОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ

 

 

Введение:

С момента появления  первых суперкомпьютеров одной из основных проблем, стоящих перед разработчиками, была производительность вычислительной системы. За время развития  компьютерной  индустрии производительность  процессора стремительно возросла, однако появление  все более изощренного  программного  обеспечения , рост числа пользователей  и расширение сферы приложения вычислительных систем  предъявляют новые требования к мощности  используемой техники, что и привело к появлению суперкомпьютеров.

 

 

 

1)Понятие „суперкомпьютер” возникло в середине 1960-х лет, когда компьютеров стало достаточно много и они начали различаться мощностью и предназначением, отсюда и возникла необходимость их класификации.

Это специальные высокопроизводительные ЭВМ, которые относятся к классу самых быстрых в мире компьютеров. Их мощность, как и производительность обычных настольных ПК, растет чрезвычайно  быстро. К типичным чертам современных суперкомпьютеров можно отнести огромное число процессоров и гигантский объем оперативной памяти. По вычислительной мощности их можно сравнить с несколькими тысячами настольных ПК. Размеры суперкомпьютеров настолько велики, что они устанавливаются в специальных залах – только там эти аппараты можно охладить и соединить их модули тысячами проводов.

2) Простой ретроспективный анализ – где и зачем использовались такие машины – однозначно свидетельствует, что речь идет о решении сложных математических вычислительных задач в пределах фундаментальных исследований и о реализации проектов национального или международного масштаба.

Расшифровка секретных кодов и  баллистические расчеты – вот  основное применение вычислителей во время Второй мировой войны. Первые прообразы современных компьютеров создавались в пределах ядерных проектов. Например, наиболее известные советские суперкомпьютеры „Эльбрус” были разработаны для реализации противоракетной обороны страны в 1970-80-ые годы.

Можно вспомнить о геофизических исследованиях, прогнозировании погоды, расшифровке генома человека, создании новых лекарств, и тому подобное.

Что касается больших мировых бизнес-корпораций, то они уже давно поняли преимущества и необходимость суперкомпьютеров и создали собственные мощности.

В рейтинге Топ500 наимощнейших компьютерных систем мира уже более 60% инсталляций принадлежит корпорациям, а не исследовательским центрам. В действительности эта пропорция еще больше сдвинута в сторону бизнеса, поскольку не каждая компания стремится афишировать свои IT-ресурсы. Наиболее яркий пример бизнеса, который использует суперкомпьютерные масштабы IT, – поисковая система Google.

В Google не раз хвастались, что их компания в сущности огромный суперкомпьютер. Ее серверные кластеры в разных странах состоят из сотен тысяч узлов, всего около миллиона машин. Если бы Google захотел довести свою производительность тестами Linpack, то потеснил бы в рейтинге немало достаточно известных компьютерных систем.

3) Для работы суперкомпьютерам необходимы особые программы. ПО так же важно для быстрой и надежной работы, как и аппаратура. Обычная Windows на таком компьютере работала бы не быстрее, чем на простом ПК, так как она смогла бы использовать лишь несколько процессоров из многих тысяч. Поэтому суперкомпьютеры, как правило, используют специфические операционные системы, например Scientific Linux.

4)Что такое кластер?

Вычислительный  кластер — это группа вычислительных узлов, объединенных

высокоскоростными каналами связи, представляющая с точки  зрения пользователя единую

вычислительную  систему. Основное предназначение вычислительного  кластера —

выполнение  большого количества расчетов. Основная характеристика вычислительного

кластера —  производительность вычислений, которая  измеряется числом арифметических

операций в секунду. В отличие от персональных компьютеров кластер способен выполнять

параллельные  вычисления.

Что такое  вычислительный кластер?

В общем случае, вычислительный кластер - это набор компьютеров (вычислительных узлов), объединенных некоторой коммуникационной сетью. Каждый вычислительный узел имеет свою оперативную память и работает под управлением своей операционной системы. Наиболее распространенным является использование однородных кластеров, то есть таких, где все узлы абсолютно одинаковы по своей архитектуре и производительности.

Как запускаются программы на кластере?

Для каждого кластера имеется выделенный компьютер - головная машина (front-end). На этой машине установлено программное  обеспечение, которое управляет  запуском программ на кластере. Собственно вычислительные процессы пользователей запускаются на вычислительных узлах, причем они распределяются так, что на каждый процессор приходится не более одного вычислительного процесса. Запускать вычислительные процессы на головной машине кластера нельзя.

Пользователи имеют терминальный доступ на головную машину кластера, а  входить на узлы кластера для них  нет необходимости. Запуск программ на кластере осуществляется в т.н. "пакетном" режиме - это значит, что пользователь не имеет непосредственного, "интерактивного" взаимодействия с программой, программа не может ожидать ввода данных с клавиатуры и выводить непосредственно на экран. Более того, программа пользователя может работать тогда, когда пользователь не подключен к кластеру.

Какая установлена операционная система?

Вычислительный кластер, как правило, работает под управлением одной  из разновидностей ОС Unix - многопользовательской  многозадачной сетевой операционной системы. В частности, в НИВЦ МГУ  кластеры работают под управлением  ОС Linux - свободно распространяемого варианта Unix. Unix имеет ряд отличий от Windows, которая обычно работает на персональных компьютерах, в частности эти отличие касаются интерфейса с пользователем, работы с процессами и файловой системы

Как использовать возможности кластера?

Существует несколько способов задействовать вычислительные мощности кластера.

1. Запускать множество однопроцессорных  задач. Это может быть разумным  вариантом, если нужно провести  множество независимых вычислительных  экспериментов с разными входными данными, причем срок проведения каждого отдельного расчета не имеет значения, а все данные размещаются в объеме памяти, доступном одному процессу.

2. Запускать готовые параллельные  программы. Для некоторых задач  доступны бесплатные или коммерческие  параллельные программы, которые при необходимости Вы можете использовать на кластере. Как правило, для этого достаточно, чтобы программа была доступна в исходных текстах, реализована с использованием интерфейса MPI на языках С/C++ или Фортран. Примеры свободно распространяемых параллельных программ, реализованных с помощью MPI: GAMESS-US (квантовая химия), POVRay-MPI (трассировка лучей).

3. Вызывать в своих программах  параллельные библиотеки. Также  для некоторых областей, таких  как линейная алгебра, доступны библиотеки, которые позволяют решать широкий круг стандартных подзадач с использованием возможностей параллельной обработки. Если обращение к таким подзадачам составляет большую часть вычислительных операций программы, то использование такой параллельной библиотеки позволит получить параллельную программу практически без написания собственного параллельного кода. Примером такой библиотеки является SCALAPACK. Русскоязычное руководство по использованию этой библиотеки и примеры можно найти на сервере по численному анализу НИВЦ МГУ. Также доступна параллельная библиотека FFTW для вычисления быстрых преобразований Фурье (БПФ). Информацию о других параллельных библиотеках и программах, реализованных с помощью MPI, можно найти по адресу http://www-unix.mcs.anl.gov/mpi/libraries.html.

4. Создавать собственные параллельные программы. Это наиболее трудоемкий, но и наиболее универсальный способ. Существует два основных варианта. 1) Вставлять параллельные конструкции в имеющиеся параллельные программы. 2) Создавать "с нуля" параллельную программу.

 

 

5) Многопроцессорные системы

 

Потребность решения сложных прикладных задач с большим объемом вычислений и принципиальная ограниченность максимального  быстродействия «классических» – по схеме фон Неймана - ЭВМ привели  к появлению многопроцессорных  вычислительных систем (МВС). Использование таких средств вычислительной техники позволяет существенно увеличивать производительность ЭВМ при любом существующем уровне развития компьютерного оборудования. При этом, однако, необходимо «параллельное» обобщение традиционной - последовательной - технологии решения задач на ЭВМ. Так, численные методы в случае МВС должны проектироваться как системы параллельных и взаимодействующих между собой процессов, допускающих исполнение на независимых процессорах. Применяемые алгоритмические языки и системное программное обеспечение должны обеспечивать создание параллельных программ, организовывать синхронизацию и взаимоисключение асинхронных процессов и т.п.

 

Суперкомпьютер СКИФ МГУ "ЧЕБЫШЁВ"

Общая характеристика

Пиковая производительность

60 TFlop/s

Производительность на Linpack

47.04 TFlop/s (78.4% от пиковой) 

Число процессоров/ядер в системе 

1250 / 5000

Модель процессора

Intel Xeon E5472 3.0 ГГц 

Объём оперативной памяти

5.5 Тбайт 

Дисковая память узлов 

15 Тбайт 

Число стоек всего/вычислительных

42 / 14

Число блэйд-шасси/вычислительных узлов 

63 / 625

Производитель

Т-Платформы

Вычислительные узлы и сети

Группы вычислительных узлов:

S    

8 узлов

2 процессора, 32 Гбайт,

HDD 160 Гбайт 

A    

32 узла

2 процессора, 16 Гбайт,

HDD 160 Гбайт 

B    

64 узла

2 процессора, 8 Гбайт,

HDD 160 Гбайт 

C    

529 узлов

2 процессора, 8 Гбайт

 

 

Все узлы в СКИФ МГУ "ЧЕБЫШЁВ" связаны тремя независимыми сетями:

  • Системная сеть: InfiniBand DDR (Mellanox ConnectX) (Fat Tree: 6x144 порта; латентность на уровне MPI: 1.3-1.95 мкс; скорость обмена на уровне MPI: 1540 Мбайт/с)
  • Вспомогательная сеть: Gigabit Ethernet (2x(336 портов+4x10G) + 2x(48 портов+4x10G) + 24x10G)
  • Управляющая сеть: СКИФ-ServNet+IPMI

Инфраструктура суперкомпьютера

Суперкомпьютер СКИФ МГУ "ЧЕБЫШЁВ" обладает уникальной информационно-вычислительной и инженерной инфраструктурой, необходимой  для надёжной круглосуточной работы комплекса.

Дисковая система хранения данных:

T-Platforms ReadyStorage ActiveScale Cluster

Объём дисковой системы 

60 Тбайт 

Ленточная система резервного копирования  данных

Quantum Scalar i500

Общая занимаемая площадь 

96 м2

Общий вес 

30 т 

Номинальное энергопотребление компьютера

330 кВт 

Общее энергопотребление комплекса 

720 кВт 

Суммарная длина кабельных соединений

более 2 км

Система бесперебойного электропитания:

Тип

on-line

Исполнение 

модульное

Максимальная установленная мощность

400 кВт 

Количество монтажных шкафов

20

Максимальная мощность

400 кВт 

Резервирование 

N+1, "горячая замена" компонентов 

Климатическая система:

Тип

модульная внутрирядная

Холодопроизводительность 

400 кВт 

Резервирование 

N+1

Теплоноситель внешнего контура охлаждения

фреон

Теплоноситель внутреннего контура  охлаждения

вода+этиленгликоль 

Количество рядных кондиционеров 

8

Количество холодильных машин 

3

Также реализованы подсистемы хранения и резервного копирования данных, газового пожаротушения, мониторинга, резервирование всех основных компонентов.

Суперкомпьютер "Ломоносов"

Общая характеристика

 

 

Основные технические  характеристики суперкомпьютера "Ломоносов"

Пиковая производительность

1,7 Пфлопс

Производительность на тесте Linpack

901.9 Тфлопс

Число вычислительных узлов х86

5 104

Число графических вычислительных узлов

1 065

Число вычислительных узлов PowerXCell

30

Число процессоров/ядер x86

12 346 / 52 168

Число графических ядер

954 240

Оперативная память

92 ТБ

Общий объем дисковой памяти вычислителя

1,75 ПБ

Основной тип процессора

Intel Xeon  X5570/Intel Xeon 5670, Nvidia X2070

Число типов вычислительных узлов

8

Основной тип вычислительных узлов

TB2-XN

System/Servise/Management Network

QDR Infiniband 4x/10G Ethernet/Gigabit Ethernet

Система хранения данных

Параллельная файловая система Lustre, файловая система NFS,

иерархическая файловая система StorNext,

система резервного копирования и  архивирования данных 

Операционная система

Clustrx T-Platforms Edition

Занимаемая площадь

252 м2

Потребление энергии

2,6 МВт

Вес всех составляющих

Более 75 тонн

Производитель

Т-Платформы

stud24.ru


Читайте также
  • Гиперскоростная звезда – более 1.000.000 миль в час
    Гиперскоростная звезда – более 1.000.000 миль в час
  • Астрономы обнаружили самую большую спиральную галактику
    Астрономы обнаружили самую большую спиральную галактику
  • Млечный путь содержит десятки миллиардов планет, схожих с Землей
    Млечный путь содержит десятки миллиардов планет, схожих с Землей
  • Млечный путь разорвал своего спутника на четыре отдельных хвоста
    Млечный путь разорвал своего спутника на четыре отдельных хвоста
  • Найден источник водородных газов для нашей Галактики
    Найден источник водородных газов для нашей Галактики