Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Вычислительные системы и сети
Содержание
- 1. Вычислительные системы и сети
- 2. Задание на СР1. Ответить на вопрос (к
- 3. Вводная частьЛекция № 5. Современные высокопроизводительные
- 4. Литература:А) ОсновнаяБашлы, П.Н. Вычислительные системы и сети:
- 5. Классификация высокопроизводительных вычислительных систем(по признакам наличия параллелизма в потоках команд и данных)1
- 6. MIMD – (Multiple Instruction Multiple Data) –
- 7. SISD – один поток инструкций, один поток
- 8. SIMD – один поток инструкций, много потоков
- 9. MISD –много потоков инструкций, один поток данныхMISD
- 10. MIMD –много потоков инструкций, много потоков данныхMISD
- 11. Классификация высокопроизводительных вычислительных систем (по разделению вычислительных ресурсов)2
- 12. 2. Классификация высокопроизводительных вычислительных системMPP-системы - системы
- 13. SMP – системы с симметричной мультипроцессорной обработкой2.
- 14. MPP - системы вычислений с массовым параллелизмомСистемы
- 15. NUMA-системы с технологией неоднородного доступа к памятиNUMA
- 16. Кластерная архитектураКластер представляет собой систему из нескольких
- 17. ТОР 500 суперкомпьютеров:тенденции развития3
- 18. TOP 500 — проект по составлению рейтинга
- 19. Суперкомпьютеры: эволюцияКомпьютер ЭНИАК, построенный в 1946 году,
- 20. 3. ТОР 500 суперкомпьютеров: тенденции развития20
- 21. 3. ТОР 500 суперкомпьютеров: тенденции развитияСистема хранения
- 22. 3. ТОР 500 суперкомпьютеров: тенденции развития22
- 23. 3. ТОР 500 суперкомпьютеров: тенденции развития23
- 24. 3. ТОР 500 суперкомпьютеров: тенденции развития24
- 25. 3. ТОР 500 суперкомпьютеров: тенденции развития25
- 26. 3. ТОР 500 суперкомпьютеров: тенденции развития26
- 27. Японский суперкомпьютер «K»672 компьютерные стойки, в которых
- 28. 3. ТОР 500 суперкомпьютеров: тенденции развития28
- 29. 3. ТОР 500 суперкомпьютеров: тенденции развитияGreen500 -
- 30. Задание на СР301. Ответить на вопрос (к
- 31. Скачать презентанцию
Задание на СР1. Ответить на вопрос (к лекции № 5): Принцип формирования 3D изображения в LCD панелях?
Слайды и текст этой презентации
Слайд 1Вычислительные системы и сети
Лекция 5. Современные высокопроизводительные вычислительные системы
Слайд 2Задание на СР
1. Ответить на вопрос (к лекции № 5):
Принцип формирования 3D изображения в LCD панелях?
Слайд 3Вводная часть
Лекция № 5. Современные высокопроизводительные
вычислительные системы.
Тема
№ 1.5. Современные высокопроизводительные вычислительные системы.Модуль №1. Архитектура и принципы функционирования современных ЭВМ.
Цель занятия: Сформировать представление о совре-менных высокопроизводительных вычислительных системах (суперкомпьютерах).
3
Классификация высокопроизводительных вычислитель-ных систем (по признакам наличия параллелизма в потоках команд и данных).
Классификация высокопроизводительных вычислитель-ных систем (по разделению вычислительных ресурсов).
ТОР 500 суперкомпьютеров: тенденции развития.
Слайд 4Литература:
А) Основная
Башлы, П.Н. Вычислительные системы и сети: учебник/ П.Н. Башлы.–
Ростов н/Д: Российская таможенная академия, Ростовский филиал, 2012.
Б) Дополнительная
Исаев Г.Н.
Информационные технологии: учебное пособие / Г.Н. Исаев. – М.: Омега-Л, 2012 г. - Режим доступа: http://www.knigafund.ru/books/106847.4
Вводная часть
Слайд 5Классификация высокопроизводительных вычислительных систем
(по признакам наличия параллелизма в потоках команд
и данных)
1
Слайд 6MIMD – (Multiple Instruction Multiple Data) – много потоков инструкций,
много потоков данных (МКМД)
Классификация по Флинну(1966 г.)
по количеству потоков
команд и данныхSISD – (Single Instructions Single Data) –один поток инструкций, один поток данных (ОКОД)
SIMD – (Single Instructions Multiple Data) – один поток инструкций, много потоков данных (ОКМД)
MISD – (Multiple Instructions Single Data) –много потоков инструкций, один поток данных (МКОД)
1. Классификация высокопроизводительных вычислительных систем
6
Слайд 7SISD – один поток инструкций, один поток данных
Классические последовательные вычислительные
машины (машины фон-неймановского типа)
1. Классификация высокопроизводительных вычислительных систем
7
Слайд 8SIMD – один поток инструкций, много потоков данных
SIMD компьютер имеет
N идентичных процес-соров, N потоков данных и один поток команд.
SIMD архитектура подходит только для специализированных задач, характеризующихся высокой степенью регулярности, например, обработка изображения и некоторые числовые моделирования.
Каждый процессор обладает собственной лока-льной памятью. Процессоры интерпретируют адреса данных либо как локальные адреса собственной памяти, либо как глобальные адреса.
Процессоры получают команды от одного центра-льного контроллера команд и работают синхронно, то есть на каждом шаге все процессоры выпол-няют одну и ту же команду над данными из собственной локальной памяти.
Недостаток SIMD?
1. Классификация высокопроизводительных вычислительных систем
8
Слайд 9MISD –много потоков инструкций, один поток данных
MISD компьютер имеет N
идентичных процес-соров, N потоков команд и один поток данных.
Несколько
процессоров обрабатывают один и тот же поток данных, т.е. несколько процессоров (два или более) выполняют различные операции над одними данными.MISD архитектура реализована в конвейерных вычислительных машинах.
1. Классификация высокопроизводительных вычислительных систем
9
Слайд 10MIMD –много потоков инструкций, много потоков данных
MISD компьютер имеет N
идентичных процес-соров, N потоков команд и N потоков данных.
Процессоры
функционируют асинхронно и независимо.В любой момент, различные процессоры могут выполнять различные команды над различными частями данных.
Методология MIMD:
Общая задача разбивается на подзадачи.
Для каждой подзадачи составляется программа.
Программа подзадачи выполняется на отдельном процессорном элементе.
ПЭ должны обмениваться информацией о результатах выполнения подзадач.
Условие для достижения
максимального быстродействия?
1. Классификация высокопроизводительных вычислительных систем
10
Слайд 11Классификация высокопроизводительных вычислительных систем
(по разделению вычислительных ресурсов)
2
Слайд 122. Классификация высокопроизводительных вычислительных систем
MPP-системы - системы вычислений с массовым
параллелизмом (Massive Parallel Processing).
Классификация
по разделению вычислительных ресурсов
SMP –системы - системы
с симметричной мультипроцессорной обработкой (Symmetric MultiProcessing).NUMA-системы - системы, построенные по технологии неоднородного доступа к памяти (Non-Uniform Memory Access).
Кластерные системы.
12
Слайд 13SMP – системы с симметричной мультипроцессорной обработкой
2. Классификация высокопроизводительных вычислительных
систем
1. Все процессоры имеют равно-правный доступ ко всему прост-ранству ОП
и подсистеме ввода/вывода. Поэтому SMP-архитектура называется симметричной.2. Распараллеливание вычисле-ний обеспечивается операцион-ной системой (ОС), установлен-ной на одном из процессоров.
Вся SMP-система работает под управлением единой ОС. ОС рас-пределяет процессы по процес-орным элементам, оптимизируя использование ресурсов.
Недостаток: Зависимость производительности от
пропускной способности магистрали (системной шины).
13
Слайд 14MPP - системы вычислений с массовым параллелизмом
Системы вычислений с массовым
параллелизмом (MPP) - строятся из отдельных полностью независимых компьютеров, соединенных
только высокоскоростной магистралью или коммуникационными каналами.2. Классификация высокопроизводительных вычислительных систем
В системах MPP адресное пространство состоит из отдельных адресных пространств, которые логически не связаны между собой. Для обмена данными используется механизм передачи сообщений между процессорами. Поэтому эти машины часто называют машинами с передачей сообщений.
2 вариант – полноценная ОС на всех процессорах.
1 вариант – на одном процес-соре полноцен-ная ОС, а на остальных -урезанная.
Развертывание программной среды:
«+» Масшта-бируемость
«-» Низкое время МП обмена.
Слайд 15NUMA-системы с технологией неоднородного доступа к памяти
NUMA – совмещает в
себе достоинства SMP и MPP архитектуры.
NUMA – архитектура по сути
является МРР архитектурой, но адресация памяти сквозная и внутри системного модуля ОП является общей, т.е. каждый модуль представляет собой вычислительный элемент SMP-архитектуры.
2. Классификация высокопроизводительных вычислительных систем
15
Слайд 16Кластерная архитектура
Кластер представляет собой систему из нескольких компьютеров (обычно серийно
выпускаемых), имеющих общий разделяемый ресурс для хранения совместно обрабатываемых данных
(набор дисков или дисковых массивов) и объединенных при помощи сетевых технологий на базе шиннойархитектуры или коммутатора.
Узел - это автономная система с отдельным экземпляром ОС и своими, принадлежащими только ему системными ресурсами: набором заведенных пользователей.
2. Классификация высокопроизводительных вычислительных систем
Кластер как параллельная система формируется на прикладном уровне, а не на уровне операционной системы.
16
Слайд 18TOP 500 — проект по составлению рейтинга и описанию 500
самых мощных общественно известных компьютерных систем мира создан для выявления
и отслеживания тенденций в области высокопроизводительных вычислений.3. ТОР 500 суперкомпьютеров: тенденции развития
Россия (по данным на июнь 2011 года) занимает 7 место по числу установленных систем (12 суперкомпьютеров в списке). США — 255 систем. Европа – 126. Азия — 103. Обе Америки — 265 суперкомпьютеров из списка.
Проект был запущен в 1993 году и публикует обновлённый список суперкомпьютеров дважды в год (в июне и ноябре).
Россия (по данным на ноябрь 2012 года) занимает 9 место по количеству эксплуатируемых компьютерных систем (8 суперкомпьютеров в списке) . США — 250 систем. Европа – 105. Азия — 124. Обе Америки — 264 суперкомпьютеров из списка.
Россия (по данным на ноябрь 2013 года) занимает 9 место по количеству эксплуатируемых компьютерных систем (5 суперкомпьютеров в списке). США-265 систем. Европа–102.
Азия — 116. Обе Америки — 277 суперкомпьютеров из списка.
18
Слайд 19Суперкомпьютеры: эволюция
Компьютер ЭНИАК, построенный в 1946 году, при массе 27т
и энергопотреблении 150кВт, обеспечивал производительность в 300 флопс
3. ТОР 500
суперкомпьютеров: тенденции развитияIntel планирует к 2020 году создать суперкомпьютер производительностью 4 Эфлопс
БЭСМ-6 (1968) — 1 Мфлопс.
Cray-1 (1974) — 160 Мфлопс.
Эльбрус-2 (1984) — 125 Мфлопс.
Cray Y-MP (1988) — 2,3 Гфлопс.
Электроника (1991) — 500 Мфлопс.
ASCI Red (1993) — 1 Тфлопс.
Blue Gene/L (2006) — 478,2 Тфлопс.
Jaguar (2008) — 1,059 Пфлопс.
Jaguar Cray (2009) — 1,7 Пфлопс.
Тяньхэ-1А (2010) — 2,507 Пфлопс.
K computer (2011) — 8,162 Пфлопс.
IBM Sequoia (2012) — 20 Пфлопс.
Cray Titan (ноябрь 2012) – 27 Пфлопс.
Tianhe-2 (MilkyWay-2)(июнь 2013) – 33,9 Пфлопс.
Tianhe-2 (MilkyWay-2)(ноябрь 2013) – 33,9 Пфлопс.
FLOPS (также flops, flop/s, флопс или флоп/с) (акроним от англ. Floating point OPerations per Second, произносится как флопс) — внесистемная единица, используемая для измерения производительности компьютеров, показывающая, сколько операций с плавающей запятой в секунду выполняет данная вычислительная система.
19
Слайд 213. ТОР 500 суперкомпьютеров: тенденции развития
Система хранения данных - 12.4
петабайт; 32 тыс. процессоров Intel Xeon и 48 тыс. сопроцессоров
Intel Xeon Phi; общее количество физических вычислительных ядер до 3.12 млн.Энергопотребление суперкомпьютерной системы Tianhe-2 при пиковой
нагрузке будет составлять 17 мегаватт.
Tinahe-2 (Национальный суперкомпьютерный центр в Гуанчжоу)
21
Слайд 27Японский суперкомпьютер «K»
672 компьютерные стойки, в которых расположены 68544 процессора
SPARC64, каждый из которых имеет по восемь ядер.
Общее количество
вычислительных ядер составляет 548352.3. ТОР 500 суперкомпьютеров: тенденции развития
27
Слайд 293. ТОР 500 суперкомпьютеров: тенденции развития
Green500 - рейтинг, в котором
суперкомпьютеры оцениваются по отношению их вычислительной мощности к количеству потребляемой
энергии.Быстродействие 6,27 PFLOPS в тесте Linpack.
Лидер Top500 по уровню энергоэффективности,
Швейцарская машина потребляет в среднем 2,33 МВт,
выполняя 2,7 GFLOPS на каждый израсходованный ватт.
Piz Daint - Швейцарский национальный суперкомпьютерный центр
29
Слайд 30Задание на СР
30
1. Ответить на вопрос (к лекции № 6):
В чем смысл закона Мура для компьютерной техники? Его справедливость?
