ТГТУ каф.Программного обеспечения (ПОВТ)  
           Адрес: (г.Тверь, просп. Ленина, 25)  
Телефон / факс: (4822) 44-93-94  
e-mail:common@tstu.tver.ru  
     ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ 
        НА КЛАСТЕРЕ
ТГТУ

Добро пожаловать на сайт!

На нашем сайте мы рассмотрим:
  1. Примеры вычислительных систем
  2. Виды суперкомпьютеров
  3. Классификацию вычислительных систем
  4. Топологию сетей передачи данных
  5. Топологию сети вычислительных кластеров
  6. Характеристику топологии сети

А пока обсудим общие вопросы:

Параллельная обработка данных на Супер-ЭВМ: зачем?

О том, что где-то существуют некие мистические "очень мощные" компьютеры слышал, наверное, каждый. Для многих подобные компьютеры так и остаются тайной за семью печатями, некой TERRA INCOGNITA, с которой ассоциации всегда связаны с чем-то большим: огромные размеры, большие задачи, крупные фирмы и компании, невероятные скорости работы или что-то иное, но обязательно это будет "на грани", для чего "обычного" явно мало, а подойдет только "супер", суперкомпьютер или супер-ЭВМ. В этом интуитивном восприятии есть изрядная доля истины, поскольку к классу супер-ЭВМ принадлежат лишь те компьютеры, которые имеют максимальную производительность в настоящее время.Быстрое развитие компьютерной индустрии определяет относительность данного понятия - то, что десять лет назад можно было назвать суперкомпьютером, сегодня под это определение уже не попадает.Примеры использования суперкомпьютеров можно найти не только в нефтедобывающей промышленности. Вот лишь небольшой список областей человеческой деятельности, где использование суперкомпьютеров действительно необходимо:(автомобилестроение, нефте- и газодобыча, фармакология,
прогноз погоды и моделирование изменения климата,сейсморазведка,
проектирование электронных устройств, синтез новых материалов
и многие, многие другие).

Как устроена Параллельная обработка данных на ЭВМ?

Параллельная обработка данных, воплощая идею одновременного выполнения нескольких действий, имеет две разновидности: конвейерность и собственно параллельность. Оба вида параллельной обработки интуитивно понятны, поэтому сделаем лишь небольшие пояснения.
Параллельная обработка. Если некое устройство выполняет одну операцию за единицу времени, то тысячу операций оно выполнит за тысячу единиц. Если предположить, что есть пять таких же независимых устройств, способных работать одновременно, то ту же тысячу операций система из пяти устройств может выполнить уже не за тысячу, а за двести единиц времени. Аналогично система из N устройств ту же работу выполнит за 1000/N единиц времени. Подобные аналогии можно найти и в жизни: если один солдат вскопает огород за 10 часов, то рота солдат из пятидесяти человек с такими же способностями, работая одновременно, справятся с той же работой за 12 минут - принцип параллельности в действии.

Как появился параллелизм в архитектуре ЭВМ?

IBM 701 (1953), IBM 704 (1955): разрядно-параллельная память, разрядно-параллельная арифметика.
IBM 709 (1958): независимые процессоры ввода/вывода.
Процессоры первых компьютеров сами управляли вводом/выводом.
IBM STRETCH (1961): опережающий просмотр вперед, расслоение памяти.
ATLAS (1963): конвейер команд.
Впервые конвейерный принцип выполнения команд был использован в машине ATLAS, разработанной в Манчестерском университете. Выполнение команд разбито на 4 стадии: выборка команды, вычисление адреса операнда, выборка операнда и выполнение операции.
CDC 6600 (1964): независимые функциональные устройства.
Фирма Control Data Corporation (CDC) при непосредственном участии одного из ее основателей, Сеймура Р.Крэя (Seymour R.Cray) выпускает компьютер CDC-6600 - первый компьютер, в котором использовалось несколько независимых функциональных устройств.
CDC 7600 (1969): конвейерные независимые функциональные устройства.CDC выпускает компьютер CDC-7600 с восемью независимыми конвейерными функциональными устройствами - сочетание параллельной и конвейерной обработки.
ILLIAC IV (1974): матричные процессоры.Проект: 256 процессорных элементов (ПЭ) = 4 квадранта по 64ПЭ, возможность реконфигурации: 2 квадранта по 128ПЭ или 1 квадрант из 256ПЭ, такт 40нс, производительность 1Гфлоп;
работы начаты в 1967 году, к концу 1971 изготовлена система из 1 квадранта, в 1974г. она введена в эксплуатацию, доводка велась до 1975 года; центральная часть: устройство управления (УУ) + матрица из 64 ПЭ; УУ это простая ЭВМ с небольшой производительностью, управляющая матрицей ПЭ; все ПЭ матрицы работали в синхронном режиме, выполняя в каждый момент времени одну и ту же команду, поступившую от УУ, но над своими данными;
ПЭ имел собственное АЛУ с полным набором команд, ОП - 2Кслова по 64 разряда, цикл памяти 350нс, каждый  PEPE, BSP, ICL DAP.CRAY 1 (1976): векторно-конвейерные процессоры
В 1972 году С.Крэй покидает CDC и основывает свою компанию Cray Research, которая в 1976г. выпускает первый векторно-конвейерный компьютер CRAY-1: время такта 12.5нс, 12 конвейерных функциональных устройств, пиковая производительность 160 миллионов операций в секунду, оперативная память до 1Мслова (слово - 64 разряда), цикл памяти 50нс. Главным новшеством является введение векторных команд, работающих с целыми массивами независимых данных и позволяющих эффективно использовать конвейерные функциональные устройства.