Oliy ta’lim,fan va innovatsiyalar vazirligi muhammad al-xorazimiy nomidagi toshkent axborot texnologiyalari universiteti

OLIY TA’LIM,FAN VA INNOVATSIYALAR VAZIRLIGI


MUHAMMAD AL-XORAZIMIY NOMIDAGI TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI

“Kompyuter arxitekturasi” fanidan

Mustaqil ish

Mavzu: Klasterli hisoblash tizimlari

Bajardi: 042-20 guruh talabasi

_________________________
Tekshirdi: _________________

Toshkent 2023

Kirish__Klaster_texnologiyalarining_rivojlanishi__Klaster_hisoblash_tizimlari_MPA'>Reja:
Kirish

1. 
   Klaster texnologiyalarining rivojlanishi
   
2. 
   Klaster hisoblash tizimlari MPA
   
3. 
   Klaster tizimlari arxitekturasining tasnifi
   
4. 
   Klasterli hisoblash tizimlari
   

Xulosa
Foydalanilgan adabiyotlar

Kirish
Rivojlanish klaster tizimlari(KS) Klaster - bu yuqori tezlikdagi aloqa vositasi bilan bog'langan standart hisoblash tugunlari asosida yaratilgan modulli ko'p protsessorli tizim. Endi "klaster" va "superkompyuter" so'zlari asosan sinonimdir, ammo aniq aytishdan oldin, apparat uzoq evolyutsiya tsiklidan o'tdi. Kompyuterlar paydo bo'lgan dastlabki 30 yil ichida, 1980-yillarning o'rtalarigacha, "superkompyuter" texnologiyalari faqat ixtisoslashgan, ayniqsa kuchli protsessorlarni ishlab chiqarish sifatida tushunilgan. Biroq, bitta chipli mikroprotsessorning paydo bo'lishi amalda "ommaviy" va "ayniqsa kuchli" protsessorlar o'rtasidagi farqni yo'q qildi va shu paytdan boshlab superkompyuterni yaratishning yagona yo'li bitta muammoni parallel ravishda hal qilish uchun protsessorlarni birlashtirish edi. Rossiyaning MVS-1000M superkompyuteri yaratuvchilardan biri Aleksey Latsis o'zining "Superkompyuterni qanday yaratish va undan foydalanish" kitobida uni "birinchi superkompyuter inqilobi" deb ataydi.
Taxminan 1990-yillarning o'rtalariga qadar. Superkompyuter texnologiyalarini rivojlantirishning asosiy yo'nalishi ommaviy mikrosxemalardan ixtisoslashgan ko'p protsessorli tizimlarni qurish bilan bog'liq edi. Yangi paydo bo'lgan yondashuvlardan biri - SMP (Symmetric Multi Processing) umumiy xotiradan foydalangan holda ko'plab protsessorlarni birlashtirishni nazarda tutadi, bu dasturlashni sezilarli darajada osonlashtirdi, lekin xotiraning o'ziga yuqori talablarni qo'ydi. Tugunlar sonining o'nlabgacha ko'payishi bilan bunday tizimlarning ishlashini saqlab qolish deyarli mumkin emas edi. Bundan tashqari, ushbu yondashuv apparatni amalga oshirishda eng qimmat bo'lib chiqdi. Arzonroq va deyarli cheksiz miqyoslash tartibi MPP (Massively Parallel Processing) usuli bo'lib, unda mustaqil ixtisoslashtirilgan hisoblash modullari ixtisoslashtirilgan aloqa kanallari bilan birlashtirilgan, ikkalasi ham ma'lum bir superkompyuter uchun yaratilgan va boshqa maqsadlarda ishlatilmagan.
Ish stantsiyalari deb ataladigan klasterni yaratish g'oyasi aslida MPP usulining rivojlanishi edi, chunki mantiqan MPP tizimi odatdagidan unchalik farq qilmadi. mahalliy tarmoq. Tegishli dasturiy ta'minotga ega bo'lgan standart shaxsiy kompyuterlarning mahalliy tarmog'i ko'p protsessorli superkompyuter sifatida ishlatilgan va zamonaviy klasterning avlodiga aylandi. Ushbu g'oya 1990-yillarning o'rtalarida, yuqori tezlikda ishlab chiqilgan PCI avtobusi va arzon ko'rinishi, lekin tezkor tarmoq. Fast Ethernet klasterlari ixtisoslashgan MPP tizimlarini quvib yeta boshladi aloqa qobiliyatlari. Bu standart seriyali kompyuterlardan seriyali yordamida to'liq huquqli MPP tizimini yaratish mumkinligini anglatardi kommunikatsiya texnologiyalari, va bunday tizim o'rtacha ikki darajaga arzonroq edi.
Bu erda "birinchi avlod" klaster arxitekturasiga ega eng mashhur superkompyuterlar: Beowulf (1994, NASA Goddard kosmik parvozlar markazi) - Intel 486DX4/100 MGts protsessorlari asosidagi 16 protsessorli klaster; Avalon (1998, Los-Alamos milliy laboratoriyasi) - Alpha 21164A/533 MGts protsessorlari asosidagi Linux klasteri. Dastlab Avalon 68 ta protsessordan iborat bo'lsa, keyin ularning soni 140 taga ko'tarildi; uning LINPACK testidagi 48,6 GFlops* ko'rsatkichlari uni dunyodagi eng kuchli kompyuterlar Top500 reytingining 12-nashrida 152 protsessorli IBM RS/6000 SP SMP tizimidan keyin 113-o'ringa qo'ydi. TorbOO ga kiritilgan birinchi mahalliy tizim KVANT tadqiqot instituti va institut tomonidan ishlab chiqarilgan MVS-1000M klasteri edi. amaliy matematika Rossiya akademiyasi Fanlar. U DEC-Compaq kompaniyasining Alpha 21164 protsessorlari asosidagi 384 ta tugundan iborat edi.
* Floplar (soniyada suzuvchi nuqta operatsiyalari) - soniyada suzuvchi nuqta operatsiyalari soni, superkompyuterning ishlashi o'lchovi. GFlops (gigaflops) - soniyada milliard suzuvchi nuqta operatsiyalari; TFlops (teraflops) - soniyada trillion suzuvchi nuqta operatsiyalari. Bugungi eng kuchli superkompyuterning haqiqiy ishlashi 136 TFlopsdan oshadi; bir yil oldin bu ko'rsatkich 35 TFlops edi.
Ko'p protsessorli tizimning (klaster, SMP tizimi va boshqalar) eng yuqori ishlashi amaliyotda erishib bo'lmaydigan nazariy qiymatdir. U protsessorning eng yuqori ishlashini tizimdagi protsessorlar soniga ko'paytirish orqali olinadi. Protsessorning maksimal ishlashi odatda uni ko'paytirish orqali olinadi soat chastotasi bir soat siklida bajariladigan operatsiyalarning maksimal soni bo'yicha. Klasterning haqiqiy ko'rsatkichlari - bu haqiqiy muammoni (akademik yoki sanoat) hal qilishda olingan ko'rsatkichdir. Masalan, Top500 reytingidagi tizimlar chiziqli tenglamalar tizimini yechish uchun haqiqiy akademik muammo bo'lgan LINPACK testi natijalariga ko'ra tartiblangan.
Klaster texnologiyalarining rivojlanishiga yangi kuchli turtki, yanada ilg'or aloqa tarmoqlarining paydo bo'lishi bilan bir qatorda, yangi chiqarilgan ommaviy protsessorlar unumdorligining tez o'sishini ta'minladi, bu esa yuqori samarali echimlarni har qachongidan ham arzonroq qildi. Masalan, TorbOO tarkibiga kiruvchi ikkinchi mahalliy klaster bo'lgan SKIF K-500 128 ga asoslangan holda qurilgan. Intel protsessorlari Xeon va tizim tarmog'i SCI. 2003 yil kuzida Rossiya-Belarus davlat superkompyuter dasturi SKIF uchun qurilgan ushbu klaster 423,6 GFlops real ko'rsatkichi bilan reytingda 407-o'rinni egalladi. Davlat dasturining ikkinchi "yuqori" klasteri - 576 AMD Opteron protsessorlari va InfiniBand tizim tarmog'iga asoslangan "SKIF K-1000" 2004 yil oktyabr oyida paydo bo'ldi va 2032 TFlops haqiqiy ko'rsatkichi bilan Top500ning birinchi yuzligiga kirdi. Belorussiyada o‘rnatilgan ikkala SKIF klasteri ham T-Platforms tomonidan Rossiya Fanlar akademiyasi Axborot tizimlari instituti va belaruslik hamkorlar ishtirokida qurilgan va rus superkompyuter texnologiyalaridan foydalanilgan. Eng kuchli bu daqiqa Rossiyadagi klaster - MVS 15000BM haqiqiy ko'rsatkichi 5,3 Tflops dan ortiq, u Top500 reytingida 56-o'rinni egallaydi va Idoralararo Superkompyuter Markazida (MSC RAS) o'rnatilgan. Klaster PowerPC protsessorlari va Myrinet tizim tarmog'iga asoslangan IBM hisoblash tugunlaridan qurilgan.
So‘nggi yillarda klaster texnologiyalarining jadal rivojlanishi Top500 ro‘yxati tahlilidan yaqqol ko‘rinib turibdi: 2000 yildan 2004 yilgacha klasterlarning ro‘yxatdagi ulushi 2,2 foizdan 60,8 foizga oshgan. Agar 2000 yilda 40 ta eng kuchli qurilmalar orasida faqat ikkita klaster bo'lsa (eng kuchlisi - 31-o'rin), keyin 2004 yilga kelib ularning soni birinchi 40 ta mashina orasida 24 tani tashkil etdi. Shu bilan birga, Top500 ning so'nggi versiyasiga ko'ra, superkompyuterlarni boshqarish uchun ishlatiladigan protsessorlarning 71,5% dan ortig'i Intel va AMD kompaniyalarining ommaviy ishlab chiqarilgan protsessorlaridir.
Klaster texnologiyalari yetakchi ishlab chiqaruvchilarning eng soʻnggi superkompyuter ishlanmalarida ham qoʻllaniladi: masalan, bugungi kunda 136 TFlopsdan ortiq unumdorlikka ega eng kuchli IBM BlueGene/L superkompyuteri klaster arxitekturasining koʻplab elementlaridan foydalanadi.
Klaster tizimlarini qo'llash sohasi endi boshqa arxitekturaga ega superkompyuterlardan torroq emas: ular turli jarayonlar va hodisalarni taqlid qilish vazifasini muvaffaqiyatli bajara oladilar. Superkompyuterli modellashtirish tannarxni sezilarli darajada pasaytirishi va bozorga yangi mahsulotlarni kiritishni tezlashtirishi, shuningdek, sifatini oshirishi mumkin. Masalan, yangi avtomashinalarning qimmatbaho sinov modellarini qurish va keyin ularni muhandislik hisoblarini amalga oshirish uchun devorga urish o'rniga, siz hamma narsani tezroq va aniqroq hisoblashingiz mumkin. kompyuter modellari. Buning yordamida ko'plab G'arb avtomobil konserni yangi avtomobil modelini ishlab chiqish vaqtini besh baravarga - 10 yildan 2 yilgacha qisqartirishga muvaffaq bo'ldi. Geofizik ma'lumotlarni kompyuterda qayta ishlash neft va gaz konlarining yuqori darajada batafsil modellarini yaratishga imkon beradi, quduqlarni yanada samaraliroq, xavfsizroq va arzonroq o'zlashtirishni ta'minlaydi.
Aynan klaster texnologiyalarining rivojlanishi yuqori unumdor kompyuterlarni keng foydalanishga imkon berdi va turli korxonalarga ulardan foydalanish imkonini berdi. Dunyodagi eng kuchli 500 ta kompyuterning qo'llanish sohalari shunday taqsimlangan: 44,3% - konchilik, elektronika, avtomobilsozlik, aviatsiya va og'ir sanoat va mashinasozlikning boshqa tarmoqlari, 20% dan sal ko'proq - fan va ta'lim, superkompyuterlar. markazlari. 18% dan ortig'i ob-havo va iqlim tadqiqotlariga to'g'ri keladi, 7% - yadro, kosmik, energetika va harbiy davlat dasturlari, 3,5% - moliyaviy kompaniyalar va banklar. Bundan tashqari, roʻyxatga tibbiyot va yangi dori vositalarini yaratish bilan shugʻullanuvchi kompaniya va tashkilotlar, kompyuter grafikasi, transport, savdo, oziq-ovqat ishlab chiqarish, konsalting va davlat boshqaruvi.
O'rtacha hisobda mahalliy superkompyuterlar unumdorligi bo'yicha hali ham G'arbdan ancha orqada: ishlatiladigan mashinalar ilmiy tadqiqot, 15 barobar, moliyaviy kompaniyalarning hisoblash resurslari - 10 barobar, sanoat superkompyuterlari - 9 barobar. Biroq, 2005 yil aprel oyida chop etilgan Top50 ro'yxatining ikkinchi nashri sanoatning jadal rivojlanishini ko'rsatadi. Shunday qilib, sanoat sohasida ishlaydigan tizimlar soni 2 foizdan 16 foizga oshdi va ularning o'rtacha ko'rsatkichlari darhol 135 foizga oshdi. Moliyaviy kompaniyalar va banklarning superkompyuterlari soni ham 2 foizdan 18 foizga oshdi. Ilmiy tadqiqotlar uchun foydalaniladigan superkompyuterlar ulushi 96 foizdan 66 foizga kamaydi, ularning o‘rtacha ishlashi esa 70 foizga oshdi. Umuman olganda, mahalliy superkompyuterlar reytingining ikkinchi nashri tijorat maqsadlarida foydalanish uchun tizimlar ulushi sezilarli darajada oshganini ko'rsatadi. Mahalliy superkompyuterlarning eng ko'p sonini IBM (26%) yetkazib bergan, ammo rus ishlab chiqaruvchilari undan biroz pastroq.