Параллельные вычисления

y = 3x + 7x – 8x
при x = 4
y1 = 3x (1 действие)
y2 = 7x (2 действие)
y3 = 8x (3 действие)
y = y1 + y2 – y3 (4 действие)

Один человек – один поток – последовательное выполнение операций
y1 = 3x (1 действие)
y2 = 7x (2 действие)
y3 = 8x (3 действие)
y = y1 + y2 – y3 (4 действие)
y = 3x + 7x – 8x (при x = 4)

Много людей – много потоков – параллельное выполнение операций
y3 = 8x (3-й поток)
y1 = 3x (1-й поток)
y2 = 7x (2-й поток)
y = y1 + y2 – y3
--------------------------------------------------------
y = (3x) + (7x) – (8x) (при x = 4)
--------------------------------------------------------

Многоядерные процессоры

Операционные системы

256-ядерный процессор

Суперкомпьютеры
Кластеры
Grid-системы
Некоторые примеры II-вычислительных систем

Суперкомпьютеры
Суперкомпьютер МГУ «Ломоносов»

Суперкомпьютер – вычислительная машина, значительно превосходящая по своим техническим параметрам большинство существующих компьютеров.
Отличительные признаки суперкомпьютеров:
Высокая производительность.
Объединение вычислительных узлов по специальной высокоскоростной шине.
Идентичность вычислительных узлов.
Специализированное системное программное обеспечение.

Некоторые технические характеристики суперкомпьютера «Ломоносов»
* Число вычислительных узлов — 4446
* Число процессоров — 8892
* Число процессорных ядер — 35776
* Количество стоек с вычислительным оборудованием — 26
* Процессор основного типа вычислительных узлов — Intel Xeon X5570
* Оперативная память — 56576 ГБ
* Общий объем дисковой памяти вычислителя — 166400 ГБ
* Занимаемая площадь — 252 кв.м
* Энергопотребление вычислителя — 1,5 МВт
* Объем системы хранения данных — 1350 ТБ
* Операционная система — Clustrx T-Platforms Edition
Достоинства:
Высокая производительность
Недостатки:
Высокая стоимость внедрения и эксплуатации
Специальное оборудование и программное обеспечения

Кластеры
Кластер компании «Kraftway» для обучения технологиям параллельных вычислений и решения инженерных задач
Кластер «TEdge-Mini»

Кластер – группа компьютеров, объединенных в локальную вычислительную сеть (ЛВС) и способных работать в качестве единого вычислительного ресурса.
Отличительные признаки кластера:
Объединение вычислительных узлов по стандартной технологии Ethernet.
Идентичность вычислительных узлов.
Объединение в единую вычислительную систему на уровне операционной системы.
Стандартное программное обеспечение.

Некоторые технические характеристики кластера «Kraftway»
* Количество вычислительных узлов — 7
* Количество узлов управления — 1
* Число процессоров — 8
* Число процессорных ядер — 16
* Количество стоек с вычислительным оборудованием — 1
* Процессор основного типа вычислительных узлов — Intel Pentium D
* Оперативная память — 16 Гб
* Объем системы хранения данных — 160 Гб
* Операционная система — Scientific Linux
Достоинства:
Низкая стоимость (по сравнению с суперкомпьютерами)
Возможность использования различных версий ОС (Windows HPC, Linux)
Недостатки:
Производительность ниже, чем у суперкомпьютеров

Grid-системы
Grid-система

Сервер
Windows XP
GNU/Linux
Apple MacOS
Windows 7
Sony Play Station
Internet/Intranet

Grid-система – группа слабосвязанных компьютеров, объединенных с помощью локальной вычислительной сети и способных выполнять вычисления одной задачи, передавая результаты центральному (командному) узлу.
Отличительные признаки Grid-системы:
Клиент-серверная технология взаимодействия между вычислительным и командным узлом.
Различность вычислительных узлов.
Стандартное системное программное обеспечение.
Наличие клиентской программы на вычислительном узле.

Grid-системы
Достоинства:
Широкая масштабируемость.
Работоспособность клиентской части на различном оборудовании и под управлением различных операционных систем.
Географическая удалённость узлов сети.
Недостатки:
Сложность обновления клиентской части программного обеспечения.
Непредсказуемость окончания расчетов.