Суперкомпьютеры и их применение
Камчатский
государственный технический
Факультет
Информационных технологий
Кафедра
Информационных систем
Информатика
Реферат по информатике на тему
«Суперкомпьютеры
и их применение»
Выполнила
Студентка гр.10-ФК Доцент кафедры ИС
Минаева В.А.
Петропавловск-Камчатский
2011г.
Содержание:
Введение………………………………………………..
Что такое
суперкомпьютеры………………………….стр.
Первые суперкомпьютеры……………………
Строение суперкомпьютеров……………
Применение
суперкомпьютеров……………………..стр.
Наиболее распространенные суперкомпьютеры……стр.9
Заключение…………………………………………....
Литература……………………………………………..
Введение
С момента появления первых
компьютеров одной из основных
проблем, стоящих перед
Что такое суперкомпьютеры
В принципе, суперкомпьютер это обычная вычислительная система, позволяющая производить сложные расчеты за более короткие промежутки времени. О чем собственно и говорит приставка «Супер» (Super в переводе с английского означает: сверх, над). Любая компьютерная система состоит из трех основных компонентов - центрального процессора, то есть счетного устройства, блока памяти и вторичной системы хранения информации (к примеру, в виде дисков или лент). Ключевое значение имеют не только технические параметры каждого из этих элементов, но и пропускная способность каналов, связывающих их друг с другом и с терминалами потребителей. Одна из заповедей «Крей рисерч» гласит: «Быстродействие всей системы не превышает скорости самой медленнодействующей ее части». Важным показателем производительности компьютера является степень его быстродействия. Она измеряется так называемыми флопсами - от английского сокращения, обозначающего количество операций с числами, представленными в форме с плавающей запятой, в секунду. То есть за основу берется подсчет - сколько наиболее сложных расчетов машина может выполнить за один миг.
А
зачем вообще нужны суперкомпьютеры?
Раздвижение границ человеческого
знания всегда опиралось на два краеугольных
камня, которые не могут, существовать
друг без друга, - теорию и опыт. Однако
теперь ученые сталкиваются с тем, что
многие испытания стали практически
невозможными - в некоторых случаях
из-за своих масштабов, в других -
дороговизны или опасности для
здоровья и жизни людей. Тут-то и
приходят на помощь мощные компьютеры.
Позволяя экспериментировать с электронными
моделями реальной действительности,
они становятся «третьей опорой»
современной науки и
Прошло
время, когда создатели
Первые суперкомпьютеры
Началом эры суперкомпьютеров можно, пожалуй, назвать 1976 год, когда появилась первая векторная система Cray 1. Работая с ограниченным в то время набором приложений, Cray 1 показала настолько впечатляющие по сравнению с обычными системами результаты, что заслуженно получила название “суперкомпьютер” и определяла развитие всей индустрии высокопроизводительных вычислений еще долгие годы. Но более чем за два десятилетия совместной эволюции архитектур и программного обеспечения на рынке появлялись системы с кардинально различающимися характеристиками, поэтому само понятие “суперкомпьютер” стало многозначным и пересматривать его пришлось неоднократно.
Попытки
дать определение суперкомпьютеру
опираясь только на производительность
привели к необходимости
Строение
суперкомпьютеров
Рассмотрим структуру суперкомпьютеров на примере компьютера МВС 1000М
В состав технических средств СК "МВС 1000М" входят:
- решающее поле из 768 процессоров Alpha 21264, разбитое на 6 базовых блоков, состоящих из 64 двухпроцессорных модулей;
- управляющая ЭВМ;
- файл-сервер NetApp F840;
- сеть Myrinet 2000;
- сети Fast/Gigabit Ethernet;
- сетевой монитор;
- система бесперебойного электропитания.
Применение суперкомпьютеров
Для
каких применений нужна столь
дорогостоящая техника? Может показаться,
что с ростом производительности
настольных ПК и рабочих станций,
а также серверов, сама потребность
в суперЭВМ будет снижаться. Это
не так. 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
Традиционной
сферой применения суперкомпьютеров всегда
были научные исследования: физика
плазмы и статистическая механика,
физика конденсированных сред, молекулярная
и атомная физика, теория элементарных
частиц, газовая динамика и теория
турбулентности, астрофизика. В химии
- различные области
Суперкомпьютеры традиционно применяются для военных целей. Кроме очевидных задач разработки оружия массового уничтожения и конструирования самолетов и ракет, можно упомянуть, например, конструирование бесшумных подводных лодок и др. Самый знаменитый пример - это американская программа СОИ. Уже упоминавшийся MPP-компьютер Министерства энергетики США будет применяться для моделирования ядерного оружия, что позволит вообще отменить ядерные испытания в этой стране.
Сверхсложные вычислительные задачи, решаемые на суперкомпьютерах.
Grand challenges - это фундаментальные научные или инженерные задачи с широкой областью применения, эффективное решение которых возможно только с использованием мощных (суперкомпьютерных) вычислительных ресурсов.
Вот лишь некоторые области, где возникают задачи подобного рода:
- Предсказания погоды, климата и глобальных изменений в атмосфере
- Науки о материалах
- Построение полупроводниковых приборов
- Сверхпроводимость
- Структурная биология
- Разработка фармацевтических препаратов
- Генетика человека
- Квантовая хромодинамика
- Астрономия
- Транспортные задачи
- Гидро- и газодинамика
- Управляемый термоядерный синтез
- Эффективность систем сгорания топлива
- Разведка нефти и газа
- Вычислительные задачи наук о мировом океане
- Распознавание и синтез речи
- Распознавание изображений
Сравнительная таблица по использованию суперкомпьютеров
|
В мире | СНГ |
Промышленность, в т.ч.- электронная- тяжелая (автомобильная, авиационная, металлургия и др.)- добывающая (геологоразведка, нефте- и газодобыча) | 44,3% | 14% |
Наука и образование | 18,4% | 40% |
Прогнозы погоды и климатические исследования | 18,5% | - |
Исследования (в т.ч. в области вычислений, прикладные в различных областях, стратегические) | 9,9% | 19% |
Финансы (банки, финансовые компании, страхование, финансовые прогнозы и консалтинг) | 3,5% | 25% |
Наиболее распространенные сегодня суперкомпьютеры:
Cray T90
Производитель | Cray Inc., Cray Research. |
Класс архитектуры | Многопроцессорная векторная система (несколько векторных процессоров работают на общей памяти). |
Предшественники | CRAY Y-MP C90, CRAY X-MP. |
Модели | Серия T90 включает модели T94, T916 и T932. |
Процессор | Системы серии T90 базируются на векторно-конвейерном процессоре Cray Research с пиковой производительностью 2GFlop/s. |
Число процессоров | Система T932 может
включать до 32 векторных процессоров
(до 4-х в модели T94, до 16 модели T916),
обеспечивая пиковую |
Масштабируемость | Возможно объединение нескольких T90 в MPP-системы. |
Память | Система T932 содержит от 1GB до 8GB (до 1 GB в модели T94 и до 4GB в модели T916) оперативной памяти и обеспечивает скорость обменов с памятью до 800MB/sec. |
Системное ПО | Используется операционная система UNICOS. |
IBM RS/6000 SP
Производитель | International Business Machines (IBM), подразделение RS/6000. |
Класс архитектуры | Масштабируемая массивно-параллельная вычислительная система (MPP). |
Узлы | Узлы имеют
архитектуру рабочих станций RS/6000.
Существуют несколько типов SP-узлов,
которые комплектуются |
Масштабируемость | До 512 узлов. Возможно совмещение узлов различых типов. Узлы устанавливаются в стойки (до 16 узлов в каждой). |
Коммутатор | Узлы связаны
между собой |
Cистемное ПО | OC AIX (устанавливается
на каждом узле), система пакетной
обработки LoadLeveler, параллельная файловая
система GPFS, параллельная СУБД INFORMIX-OnLine
XPS. Параллельные приложения |
Средства программирования |
Оптимизированная реализация интерфейса MPI, библиотеки параллельных математических подпрограмм - ESSL, OSL. |
Cray T3E
Производитель | Cray Inc. |
Класс архитектуры | Масштабируемая массивно-параллельная система, состоит из процессорных элементов (PE). |
Предшественники | Cray T3D |
Модификации | T3E-900, T3E-1200, T3E-1350 |
Процессорный элемент | PE состоит из
процессора, блока памяти и устройства
сопряжения с сетью. |
Число процессоров | Системы T3E масштабируются до 2048 PE. |
Коммутатор | Процессорные элементы связаны высокопроизводительной сетью GigaRing с топологией трехмерного тора и двунаправленными каналами. Скорость обменов по сети достигает 500MB/sec в каждом направлении. |
Системное ПО | Используется операционная система UNICOS/mk. |
Средства программирования | Поддерживается
явное параллельное программирование
c помощью пакета Message Passing Toolkit (MPT) - реализации
интерфейсов передачи сообщений MPI,
MPI-2 и PVM, библиотека Shmem. Для Фортран-программ
возможно также неявное |
Заключение
Еще 10 - 15 лет назад суперкомпьютеры были чем-то вроде элитарного штучного инструмента, доступного в основном ученым из засекреченных ядерных центров и криптоаналитикам спецслужб.
Однако развитие аппаратных и
программных средств
Список использованной литературы:
- Материалы сайта http://www.parallel.ru
- Материалы сайта http://www.top500.org
- Материалы
сайта http://www.osp.ru/archive/56.
htm - Материалы сайта http://www.netlib.org/linpack/
- Суперкомпьютеры и их применение
- Суперпластификаторы
- Суперпластификаторы
- Суперпозиція хвиль
- Суперфосфат
- Суппозитории
- Суппозитории
- Супервізія як принцип, функція, метод менеджменту соціальної роботи
- Супер гетеродинді қабылдағыш
- Суперкомпьютер IBM Roadrunner
- Суперкомпьютеры
- Суперкомпьютеры
- Суперкомпьютеры в 3D моделировании разработки нефтяных и газовых месторождений режима реального времени
- Суперкомпьютеры и их применение