Самостоятельная работа 3 Архитектура систем распараллеливания, архитектура mimd

Формы метакомпьютера
1. Настольный суперкомпьютер. Пользователь получает возможность запускать свои задачи на удаленных вычислительных установках с таким объемом вычислительных ресурсов, которые необходимы для успешного счета. При этом от пользователя не требуется искать подходящие не занятые мощности: распределять задачи в сети в соответствии с их запросами — функция метакомпьютера. В рамках метакомпьютинга разрабатываются схемы глобальных прав доступа, дающие возможность пользователю вступать во временное владение найденными ресурсами без персональной регистрации на исполнительной установке и одновременно гарантирующие надежную защиту.
Кроме доступа к многопроцессорным комплексам для решения распараллеленных задач, этот режим полезен и для выхода на ресурсы других типов, например, на мощные графические станции со специализированными процессорами или на базы данных с большими объемами информации, которые по тем или иным причинам не могут быть тиражированы (рис.8.3).
116
Переход к работе в режиме настольного суперкомпьютинга достаточно безболезнен как для пользователей, так и для программистов. Фактически они работают со штатными ОС исполнительных установок. Этот режим, однако, представляется весьма важным этапом, открывающим реальные возможности освоения передовых компьютерных технологий всему научному и инженерному сообществу, независимо от расположения рабочих мест пользователей и необходимых им вычислительных ресурсов. Как результат, можно ожидать более эффективного использования уникального и дорогостоящего оборудования, резкого роста числа приложений, в которых находят применение самые передовые методы обработки данных.
2. Интеллектуальный инструментальный комплекс. Практический опыт из многих прикладных областей показывает, что быстро считать недостаточно: часто необходимо в реальном времени собирать большие объемы данных, поступающих с датчиков, производить анализ текущей ситуации, вырабатывать решения и выдавать управляющие воздействия. Все это требует тесной интеграции управления, обработки данных разного вида, моделирования процессов, визуализации в реальном времени. Вычислительные комплексы такого рода получили название интеллектуальных инструментов.
3. Сетевой суперкомпьютер. При таком подходе идея метакомпьютинга доводится до логической завершенности, а именно: масштабирование всех возможных вычислительных ресурсов путем прозрачного бесшовного объединения посредством сети отдельных вычислительных установок разной мощности. Составляющими элементами такой конструкции могут быть суперкомпьютеры, серверы, рабочие станции и даже персональные компьютеры. Отличительной особенностью этой формы является то, что суммарные ресурсы агрегированной архитектуры могут быть использованы в рамках одной задачи.
В такой форме можно выделить два уровня. Первый применим как альтернатива суперкомпьютеру "в ящике". Сетевой суперкомпьютер создается из относительно недорогих компонентов (серверов — рабочих станций) путем их соединения локальной сетью. Известно, что стоимость такого решения даже на базе дорогого и мощного сетевого оборудования все же на порядок меньше цены готового суперкомпьютера (а это миллионы долларов) при сопоставимых характеристиках процессорной производительности.
Второй уровень — для тех, кто имеет суперузлы, то есть настоящие или сетевые суперкомпьютеры. Объединение их в региональном и национальном масштабах скоростными глобальными линиями связи способно дать беспрецедентные мощности. Собственно этот уровень масштабирования точно соответствует термину метакомпьютинг.
Сопоставляя приведенные четыре формы метакомпьютинга, следует сказать, что полезность их в конкретных условиях в большой степени определяется степенью развитости сетевой инфраструктуры и наличием (или отсутствием) высокопроизводительной техники. Представляется, что в наших условиях (отсутствие суперкомпьютеров и качественных линий связи) ценность метакомпьютерного подхода не только не уменьшается, а напротив, возрастает,
117
нужны только правильные и достижимые приоритеты. Правильная последовательность шагов видится следующим образом:
•обеспечение дистанционного доступа к крупным корпоративным вычислительным центрам (настольный суперкомпьютинг);
•создание единой вычислительной среды в тех же центрах с помощью локальных сетей (сетевой суперкомпьютер);
•по мере развития аппаратной инфраструктуры агрегация вычислительных центров в региональном и далее в национальном масштабах (интеллектуальные инструменты и метакомпьютер).
Далее вкратце описаны и приведены ссылки на основные исследовательские проекты в области метакомпьютинга, разработанные программные технологии, конкретные примеры метакомпьютеров.