Статья: Характеристика суперкомпьютеров поставленных на моделирования мирового океана

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Донской Государственный технический Университет Россия, г. Ростов-на-Дону

Характеристика суперкомпьютеров поставленных на моделирования мирового океана

Барашко Е.Н. старший преподаватель

Пальянова Е.А. студент

Аннотация

в статье выполнен сравнительный анализ суперкомпьютеров применяемых для моделирования мирового океана и составления карт навигации. Рассмотрены устройство и архитектурные особенности современных суперкомпьютерных вычислительных устройств 3 типов: масштабируемые векторные системы, компьютеры с массовым параллелизмом архитектуры и семейство серверных компьютеров среднего и высокого класса. Описаны характеристики и алгоритмы работы новейших моделей и их предшественников.

Ключевые слова: суперкомпьютер, системы, процессоры, модель, Cray, архитектура, модули.

Annotation

In the article the comparative analysis of supercomputers used for modeling of the world ocean and drawing up of navigation maps is executed. The device and architectural features of modern supercomputer devices of 3 types are considered: scalable vector systems, computers with mass parallelism of architecture and a family of server computers of middle and high class. Characteristics and algorithms of the newest models and their predecessors are described.

Key words: supercomputer, systems, processors, model, Cray, architecture, modules.

Основная часть

В настоящее время, суперкомпьютерные технологии и приложения перестают быть только научным направлением и начинают решать все больше практических вопросов, связанных с высокоточными вычислениями и хранением данных.

Рисунок 1 Области применения суперкомпьютеров

25 сентября компания «SiliconGraphics» заявила, что, расположенный в шт. Миссисипи, Океанографический Центр (NAVOCEANO), отправил запрос на поставку 16-процессорного суперкомпьютера Cray SV1, благодаря которому станет возможным моделирование мирового океана и составление карт навигации, а также отслеживание перемещения подводных лодок и решение других задач.

Контракт NAVOCENO c SGI, так же включает поставку 544процессорного компьютера Cray T3E, Cray Origin2000, 24-процессорного векторного компьютера Cray T932, 188-процессорного Cray Origin2000, и ещ е некоторых моделей от SGI.

Первой масштабируемой векторной системой стала модель Cray SV1. Ряд последних разработок, учитывая более производительные процессоры и новую систему векторного кэширования, в 8 раз улучшили соотношение стоимость/производитель по сравнению с ведущей на сегодняшний день векторной системой.

SV1, в отличие от других моделей, был оснащен векторной кэш - памятью, функцией мультистриминга, когда один процессор может работать совместно с каждой из четыр ех процессорных плат, так же образуя виртуальный процессор с четырехкратной производительностью. Процессор в SV1 работает на частоте 300 МГц.

Суперкомпьютер использует процессоры, пиковая производительность которых может достигать 4 Гфлопс, а это в два раза больше, чем у самых быстрых из имеющихся процессоров компании. Узел с smp-архитектурой, заключенный в один корпус, имеет пиковую производительность в 32 Гфлопс. Общее количество процессоров системы может превышать 1000.

При программировании CRAY SV1 допускается поддержка ряда популярных моделей и компилятора Silicon Graphics CF90 Fortran. Фирменная архитектура канала ввода/вывода GigaRing обеспечивает высокую пропускную способность.

Таблица 1 Характеристика суперкомпьютеров

Cray SV1 - первые масштабируемые векторные системы. Главным признаком таких систем является наличие специальных векторно- конвейерных процессоров, выполняющих команды однотипной обработки векторов независимых данных, на конвейерных функциональных устройствах. В основном, несколько таких процессоров (от 1 до 16) совершают одновременную работу над общей памятью в пределах многопроцессорных конфигураций. Коммутатор объединяет отдельные узлы.

Серия Cray J90 являлась предшественником Сгау SV1. Она представляла собой суперкомпьютер с векторным процессором, оснащенным воздушным охлаждением (таблица 2).

Таблица 2 Характеристика суперкомпьютеров СИЛУ 8У1 и СИЛУ J90

Процессоры SV1 имеют по два векторных конвейера, которые могут за один такт выполнять по 2 операции с плавающей точкой. При тактовой частоте 250 МГц производительность составляет 1Гфлопс, что в 5 раз выше, чем у Cray

J90. В отличие от Cray J90, имеющего 8 векторных регистров по 64 элемента каждый, SV1 имеет емкость векторной кэш-памяти в 32К элементов.

Cray T3E (Cray Research второго поколения) обладает массовым параллелизмом архитектуры суперкомпьютера (таблица 3). Компьютеры такого типа представляют собой многопроцессорные системы с распределенной памятью, в которых объединяются однородные вычислительные узлы, с помощью некоторой коммуникационной среды. Особенность архитектуры заключается в том, что память физически разделена. Пользователь может обмениваться сообщениями с другими процессорами, определив логический номер процессора, к которому он подключен.

Таблица 3 Характеристика суперкомпьютеров CRAY T3E и CRAY T3D

Cray T3E (является более быстрой и совершенной моделью) в 1995 году сменила T3D 1993 года. В этом суперкомпьютере не были использованы процессоры собственного производства компании Cray Research.

Вычислительный узел ВС Cray T3E оснащен специальной связью для подключения устройств ввода-вывода информации, в отличие от вычислительного узла системы Cray T3D.

Диапазоны производительности и емкости памяти в Cray T3D составляют от 5 до 300 GFLOPS и от 512 Мбайт до 128 Гбайт, когда у Cray T3E соответственно равны от 14,4 Гфлопс до 2,76 Тфлопс, и от 1 Гбайт до 1 Тбайт. Так же был усовершенствован микропроцессор с модели DEC 21064 Alpha chip на DEC 21164 Alpha. Улучшения были произведены в локальной памяти: с емкости (от 16 до 64 Мбайт) на емкость (от 16 до 512 Мбайт).

SGI Origin 2000 серверный компьютер, представляющий собой семейство среднего и высокого класса.

Таблица 4 Характеристика суперкомпьютеров SGI Origin 2000 и SGI Origin 200

Предшественником модели SGI Origin 2000 является вариант начального уровня, основанный на той же архитектуре, но имеющий другую аппаратную реализацию - Origin 200 (таблица 4).

Модель Origin 200 может состоять из одного или двух модулей. В случае двух модулей, используется соединительная матрица NUMAlink 2, которая соединяет модули вместе. Модули же в Origin 2000 основаны на узлах, которые подключены к объединительной плате. Модуль способен содержать до 4 плат узлов, две платы маршрутизаторов и двенадцать опций XIO. Модель Origin 200 не является масштабируемой, так как, использует некоторые из архитектурных компонентов в совершенно иной физической реализации.

Модель CRAY T932 является последней из серии суперкомпьютеров векторной обработки.

Единообразная обработка последовательных данных, которая встречается, как правило, при управлении матрицами, элементами которых являются векторы, или другими информационными массивами называется - векторной обработкой. T932 является первым «беспроводным» суперкомпьютером, который использует специальные электрически активируемые разъемы для соединения модулей вместо обычных проводов или кабелей (таблица 5). Так же, модель T932 входит в состав серии T90, которая так же включает в себя модели: T94 (от одного до четырех процессоров), T916 (от 8 до 16 процессоров).

Таблица 5 Характеристика суперкомпьютеров CRAY T932 и CRAY J90

Серия Сгау J90, выпускаемая до серии Т90 являлась суперкомпьютером, включающим в себя векторный процессор с воздушным охлаждением. Так же модель поддерживает до 32 процессоров CMOS с тактовой частотой 100 МГц, 4 Гб основной памяти и до 48 Гб/ с пропускной способности памяти. Это сильно снижает производительность по сравнению с современным Сгау Т90, но делает его сильным конкурентом другим техническим компьютерам в своем ценовом диапазоне.

Выводы

Таким образом, мы рассмотрели 3 типа суперкомпьютеров: масштабируемые векторные системы, с массовым параллелизмом архитектуры и семейство среднего и высокого класса серверных компьютеров. Они решают разные задачи, но все сводятся к совместной работе множества процессоров, что позволяет обрабатывать информацию с большой скоростью, а архитектура «клиент-сервер» позволяет хранить данные на сервере под надежной защитой. Эти суперкомпьютеры в совокупности позволяют решать такие глобальные задачи, как моделирование мирового океана.

суперкомпьютер мировой океан навигация

Использованные источники

1. «Новости: 16-процессорный суперкомпьютер CRAY SV-1 будет моделировать мировой океан» [Электронный ресурс]. URL: https://parallel.ru/ news/navoceano_craysv1.html

2. «Суперкомпьютеры Cray» [Электронный ресурс]. URL: https:// www.bytemag.ru/articles/detail.php?ID=8581

3. «Cray T3E» [Электронный ресурс].

4. «Массово параллельные вычислительные системы семейства Cray»[Электронный ресурс]. URL: https://ict.sibsutis.ru/sites/csc.sibsutis.ru/files/courses/vvs/Lecture_4.pdf

5. «Cray J90» [Электронный ресурс].