Ответим на все вопросы!
Mail Phone
Не спешите уходить!
Оставьте свой номер телефона
и мы бесплатно рассчитаем Ваш проект!
Нажимая на кнопку «Отправить форму», я даю согласие на обработку персональных данных и подтверждаю своё согласие с политикой конфиденциальности.
Получить консультацию
Оставьте свои контакты и мы бесплатно проконсультируем Вас по проекту и составим коммерческое предложение для эффективного решения Ваших задач.
Нажимая на кнопку «Получить консультацию», я даю согласие на обработку персональных данных и подтверждаю своё согласие с политикой конфиденциальности.

Концепция параллельных вычислений

Появление и развитие компьютеров позволило реализовать множество научно-технических прорывов во всех областях деятельности человечества. Компьютер стал ключевой технологией и фундаментом того мира, в котором мы сейчас живем. Тысячи компьютерных технологий окружают нас в повседневной жизни и мы воспринимаем их как данность, привычную рутину. А ведь еще 30 лет назад большинство из привычных сейчас сервисов и устройств еще не существовали. Невероятно быстрый цифровой взрыв технологий стал возможен благодаря тому, что вычислительная производительность компьютеров (здесь термин используется в широком смысле) увеличилась многократно начиная с рубежа 90-х годов ХХ века.
High Perfomance Computing
High Perfomance Computing
High Perfomance Computing
High Perfomance Computing
High Perfomance Computing
High Perfomance Computing
Множество технических и научных задач можно решить, имея достаточно мощные вычислители. Тем не менее, существуют проблемы, решение которых невозможно в полном объеме даже на современном уровне развития вычислительных средств. Это так называемые Задачи Большого Вызова:
Цифровое проектирование сложных технических систем (летательные аппараты, корабли, ядерные реакторы и т.д.)
Моделирование атмосферы и прогнозирование погоды
Поиск полезных ископаемых
Разработка новых лекарственных соединений
Создание материалов с заданными характеристиками
Распознавание изображений и анализ сцен
Синтез изображений
Расшифровка генома человека
Моделирование ядерных и термоядерных процессов
Принципиально, ускорение вычислений возможно тремя способами:
1
Увеличение тактовой частоты процессора
Можно увеличивать тактовую частоту процессора, форсируя так называемый тактовый генератор. Это направление, применительно к используемым сейчас полупроводниковым технологиям, близко к пределу – используются частоты в единицы – десятки гигагерц. Дальнейшее увеличение частоты проблематично из-за эффектов, возникающих в полупроводниковых компонентах СБИС.
2
Параллельная система процессоров
Можно поставить в ряд несколько процессоров и доработать программное обеспечение таким образом, чтобы все процессоры работали над одной задачей одновременно. Не сегодня это наиболее реальный вариант многократного увеличения вычислительной производительности компьютерных систем. Правда, здесь есть и недостатки. Например, далеко не все задачи хорошо распараллеливаются. Существует и теоретический предел таких технологий вычислений – закон Амдала гласит, что производительность любой параллельной системы ограничивается снизу производительностью самого медленного компонента.
3
Замена электронов на фотоны
Можно заменить носители сигнала в полупроводниках – электроны – на более быстрые частицы – например, фотоны. Такие компьютеры пока не вышли за рамки экспериментов и недоступны к широкому практическому использованию.
Таким образом, единственная реальная технология увеличения производительности вычислителей на сегодня – это параллельные вычисления.
Имея самые общие представления об архитектуре компьютеров, можно легко представить, как должны выглядеть специализированные компьютеры для параллельных вычислений:
Вариант 1
Несколько процессоров используют общую память, получая доступ к собственному потоку инструкций и обрабатывая свой поток данных. При этом любой процессор может прочитать/записать значение в любой ячейке памяти. В случае одновременного доступа нескольких процессоров к одной ячейке применяются различные алгоритмы разрешения коллизии. Это архитектура с общей памятью (Uniform Memory Access, UMA).
01
Вариант 2
Каждый процессор использует собственную память, а общее управление осуществляется через систему сообщений и команд. Это архитектура с распределенной памятью (NO Uniform Memory Access, NUMA).
02
Отдельно стоит упомянуть вычислительные системы, использующие графические процессоры (GPU). Программирование таких систем имеет свои особенности, поскольку современные GPU, в отличие от центральных процессоров, представляют из себя массивно-параллельные вычислительные устройства с большим количеством вычислительных ядер и иерархически организованной собственной памятью.
Очевидно, что архитектура UMA потенциально обеспечивает большую скорость вычислений, так как синхронизация работы нескольких процессоров при помощи дополнительных команд, передающихся по межпроцессорной шине в архитектуре NORMA, заведомо более медленный процесс. В то же время, управление коллизиями доступа к ячейкам общей памяти может быть реализовано программно при должном качестве программирования.
Вычислительные машины UMA, использующие общую память, называются суперкомпьютерами. Суперкомпьютеры, как правило, более дороги в расчете на единицу вычислительной мощности, но работают более производительно. Устроены суперкомпьютеры более сложно, так как требуется реализовать единый синхронный доступ к большому массиву оперативной памяти, который сам по себе тоже имеет сложную структуру.

В обыденном представлении суперкомпьютеры – это гигантские дорогие машины, похожие на старинные мейнфреймы, занятые невероятно сложными расчетами, и это правда. Многим известны фирмы – производители суперкомпьютеров – Cray, IBM, NEC, Hitachi, которые имеют серии базовых решений, но, на практике, каждый суперкомпьютер проектируется индивидуально, с учетом специфики задач каждого заказчика.
Однако, на рынке имеются и бюджетные (по меркам рынка суперкомпьютеров) решения, доступные обычным компаниям и организациям. Как правило, такие суперкомпьютеры представляют собой пару четырёхпроцессорных серверов, объединенных общей магистральной шиной, итого 8 процессоров с общей памятью до нескольких терабайт. Такие суперсерверы имеются в линейках компаний Huawei, Lenovo, HPE и доступны к заказу наравне с любой другой вычислительной техникой.

Вычислительные машины NUMA, использующие раздельную память, называются вычислительными кластерами. Вычислительные кластеры представляют собой совокупность вычислительных узлов, объединенных высокоскоростной сетью обмена данными и управляющей сетью во главе с управляющим сервером. «Профессионально» реализованные вычислительные кластеры создаются на основе единых комплектов оборудования (серверные шкафы, коммутаторы специализированные серверы малого форм-фактора) топовых производителей – Huawei, Lenovo, Fujitsu, HPE и других. Но и здесь возможны бюджетные решения, создаваемые на базе обычных недорогих серверов и высокоскоростных коммутаторов. При этом рабочая производительность недорогих кластеров не намного меньше «фирменных», зато стоимость меньше в разы. Такие кластеры объединяются общим названием Beowulf – так называлась одна из первых систем такого типа, установленная в NASA, и работавшая под управлением Linux.

Для измерения производительности мощных вычислителей применяется специальная метрика – число операций с плавающей точкой в секунду (FLoating-point Operations Per Second, FLOPS). Как правило, производительность суперкомпьютеров и вычислительных кластеров измеряется путем запуска на машине специального теста LINPACK. Однако, производительность в флопсах может быть рассчитана и теоретически в некотором доверительном интервале и это расширяет возможности применения данной метрики. На сайте www.top500.org ведется рейтинг наиболее мощных вычислительный систем в мире, к сожалению, без деления на суперкомпьютеры и вычислительные кластеры.

Подведем итог в вопросе реализации на практике высокопроизводительных параллельных вычислений. На сегодня наиболее приемлемым техническим решением являются вычислительные кластеры, которые могут решать практически все сложные вычислительные задачи, за исключением небольшой группы специализированных задач.


Преимущества вычислительных кластеров:

Доступность технологии для любых заказчиков
Отличная масштабируемость, возможность многократно увеличивать производительность системы за счет подключения новых узлов
Наименьшая в отрасли стоимость в расчете на единицу вычислительной мощности или процессор
Доступное программное обеспечение для организации параллельных вычислений, в том числе свободно распространяемое
Узнайте стоимость Вашего проекта
Оставьте свои контакты и мы бесплатно рассчитаем Ваш проект и составим коммерческое предложение для эффективного решения Ваших задач.
Нажимая на кнопку «Узнать стоимость», я даю согласие на обработку персональных данных
и подтверждаю своё согласие с политикой конфиденциальности.
ТИПЫ РЕШЕНИЙ
РАБОТАЕМ С БРЕНДАМИ
Рассчитать стоимость
Оставьте свои контакты и мы бесплатно рассчитаем Ваш проект и составим коммерческое предложение для эффективного решения Ваших задач.
Нажимая на кнопку «Узнать стоимость», я даю согласие на обработку персональных данных и подтверждаю своё согласие с политикой конфиденциальности.
Специалисты компании Аметист помогут вам в выборе решения для Вашей IT-инфраструктуры, предложат разные варианты реализации, помогут с внедрением, проведут обучение специалистов и окажут услуги по поддержке.
Для реализации вычислительных решений работает команда профессионалов с подтвержденным опытом работы в сфере IT более 20 лет.
1. Разработка проектной документации
Процесс ведения проектов строго регламентируется и включает все необходимые этапы:
2. Поставка оборудования
3. Монтажные и пусконаладочные работы
4. Программирование системы управления
5. Обучение персонала заказчика
6. Гарантийное сервисное обслуживание
АМЕТИСТ - ЭТО
Только современные технологии
Мы используем системный подход с применением последних мировых технологий и разработок, в том числе лидеров российского рынка. Сотрудничая напрямую с крупнейшими производителями вычислительного оборудования, мы имеем возможность первыми внедрять новейшие технологии в проекты своих заказчиков.
Работа с коммерческими организациями
и госкомпаниями
На протяжении более 20 лет мы специализируемся на реализации проектов в государственном и финансовом секторах, на предприятиях ВПК и ТЭК, медицинских учреждениях, имеем успешный опыт сотрудничества с коммерческими структурами, включая представительства и производственные подразделения международных компаний.
Проекты "под ключ"
Аметист выполняет проекты от идеи до финального результата. Компетентность наших специалистов позволяет принимать эффективные решения на каждом из этапов реализации проекта.
ПОЧЕМУ НАС ВЫБИРАЮТ
ОПЫТ
более 20 лет на рынке IT-технологий
ОПЕРАТИВНОСТЬ
в принятии решений
ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ИМИДЖ
и репутация компании
ПРОАКТИВНАЯ СТРАТЕГИЯ РАЗВИТИЯ
ПРИВЛЕЧЕНИЕ ФИНАНСИРОВАНИЯ
СОБСТВЕННЫЙ ШТАТ
сертифицированных IT-специалистов
• лизинг
• кредитование
• рассрочка платежей
• кадры
• ресурсы
• рынки
НАШИ ЗАКАЗЧИКИ
Получите бесплатную консультацию
Оставьте свои контакты и мы бесплатно рассчитаем Ваш проект и составим коммерческое предложение для эффективного решения Ваших задач.
Нажимая на кнопку «Получить консультацию», я даю согласие на обработку персональных данных
и подтверждаю своё согласие с политикой конфиденциальности.
ГЕОГРАФИЯ ПРИСУТСТВИЯ