ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.10.2023
Просмотров: 660
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
АРХИТЕКТУРЫ, ХАРАКТЕРИСТИКИ, КЛАССИФИКАЦИЯ ЭВМ
3. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ И СТРУКТУРНАЯ
4. ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ ПОДСИСТЕМЫ ПАМЯТИ ЭВМ И ВС
ОРГАНИЗАЦИЯ СИСТЕМНОГО ИНТЕРФЕЙСА И ВВОДА/ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ
МНОГОПРОЦЕССОРНЫЕ И МНОГОМАШИННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
мэйнфреймов являются пакетная обработка заданий (когда компьютер выполняет работу без участия человека) и обработка заданий в реальном времени (On-line), например транзакционные системы, такие как система приобретения же- лезнодорожных билетов, система оплаты по кредитной карте и т.п.
Система z13 может обрабатывать около 2,5 миллиардов транзакций в день, обладает встроенной функцией шифрования и анализа проводимых транзакций, что позволяет выявлять случаи мошенничества в режиме ре- ального времени для 100% бизнес-операций, моментально предоставляя пользователю аналитические данные для оценки операции.
При использовании мэйнфрейма можно запустить вплоть до 8000 виртуальных серверов. Это около 50 серверов из расчета на один процес- сор. Корпорация IBM выпустила новый релиз ОС – z/OS, в которой ис- пользуется новый тип аналитики, есть поддержка Linux и систем хранения данных.
В последние годы наметился повышенный интерес крупного биз- неса к мэйнфреймам как центрам IT-инфраструктуры. Практика под- тверждает: почти все мировые банки из списка Fortune Top 25 исполь- зуют System z для обработки данных.
СуперЭВМ – мощные, высокоскоростные вычислительные машины (системы) с производительностью от десятков триллионов (GFLOPS) до нескольких десятков квадриллионов (PFLOPS) операций с плавающей запятой в секунду. СуперЭВМ выгодно отличаются от больших универ- сальных ЭВМ по быстродействию числовой обработки, а от специали- зированных машин, обладающих высоким быстродействием в сугубо ограниченных областях, – возможностью решения широкого класса за- дач с числовыми расчетами.
В настоящее время развитие суперкомпьютеров идет по следую- щим направлениям: векторно-конвейерные компьютеры, параллельные компьютеры с общей памятью, массивно-параллельные системы с рас- пределенной памятью, кластерные системы.
В 2009 г. был преодолен порог производительности суперкомпью- теров в 1 PFLOPS (1015 FLOPS). На сегодняшний день в мире насчиты- вается уже достаточно большое количество суперкомпьютеров, начиная от простых (офисных и персональных) и кончая мощными массивно- параллельными и кластерными системами.
Два раза в год формируется официальный список пятисот самых мощных суперкомпьютеров мира – Top500. В ноябре 2015 г. список Top500 (табл. 1.1.) возглавила третий год подряд система Tianhe-2 (рис. 1.8) китайского национального университета оборонных технологий с неизменной за всё это время производительностью (33,9 Пфлопс).
Рис. 1.8. Общий вид системы Tianhe-2
Обновились лишь шестая и восьмая строчки, отныне занятые си- стемой Trinity для лабораторий Los Alamos и Sandia (8,1 Пфлопс), и системой Hazel-Hen для исследовательского центра HLRS в Штутгарте (5,6 Пфлопс), обе на базе архитектуры Cray XC. Шесть си- стем списка TOP10 инсталлированы ещё в 2011-12 гг., лидер Tianhe-2 в 2013 г., и только три в 2015 г. Сложившаяся ситуация чётко отражает
начавшийся в 2008 г. тренд на снижение активности в десятке лидеров последних десятилетий.
Гораздо сильнее изменения на региональном уровне. Лидером об- новлений является Китай, практически утроивший число систем в последнем списке TOP500, и, что не менее важно, представленный большим числом местных разработчиков высокопроизводительных си- стем. Число суперкомпьютеров, инсталлированных в США, напротив, снизилось до 200 (в предыдущем июльском 45-м рейтинге их было 231), продемонстрировав тем самым минимальное присутствие в списке с момента создания TOP500 в 1993 г.
Число европейских систем в списке снизилось за полгода со 141 до 108, зато системы азиатского региона сделали за то же время гигант- ский скачок со 107 до 173 систем, при этом 109 из них работают в Китае (полгода назад в списке было только 37 китайских систем).
Таблица 1.1 Рейтинг 10 самых производительных суперЭВМ
В некоторой степени такой расклад объясняется усилением пози- ций Lenovo, поглотившей недавно серверный x86-бизнес IBM, но лишь отчасти, поскольку в TOP500 сейчас насчитывается 25 систем произ- водства Lenovo (всего три в предыдущем списке), в то время как другой китайский производитель, компания Sugon, является производителем 49 систем последнего листинга, что превышает как собственно рейтинг
IBM, снизившийся за полгода с 23 до 14,9%, так и число двухбрендовых позиций: IBM/Lenovo (девять систем) и Lenovo/IBM (пять систем). Пер- вое место среди вендоров с долей 31,2% по-прежнему занимает HP (155 систем против 178 в прошлом рейтинге), второе место с долей 13,8% занимает Cray с неизменными 69 системами.
В последнем рейтинге TOP500 насчитывается уже 80 систем с производительностью более 1 Пфлопс, хотя в предыдущем рейтинге их было только 67. Суммарная производительность входящих в последний рейтинг систем составила 420 Пфлопс (361 Пфлопс в 45-м рейтинге и 309 Пфлопс годом ранее). Система с производительностью 204,3 Тфлопс, замыкающая нынешний список TOP500, числилась на 369-й позиции предыдущего листинга, в котором производитель- ность последней системы составляла всего 164 Тфлопс. Тенденция по- следних шести лет, когда ежегодный суммарный прирост производи- тельности в рейтинге TOP500 составляет не более 55% (для сравнения: до 90% в период 1994-2008 гг.), в основном является результатом мед- ленного обновления верхней части списка, что, в свою очередь, можно расценивать как результат разнонаправленных маркетинговых тенден- ций в сегменте крупных суперкомпьютеров и сегменте средних и небольших систем высокопроизводительных вычислений (HPC).
В последний рейтинг вошли 104 системы с сопроцессорными и ускорительными технологиями, полгода назад в предыдущем TOP500 их насчитывалось всего 90. Первый
(Tianhe-2) и последний (Stampede) суперкомпьютеры первой десятки рейтинга используют для ускорения вычислений сопроцессоры Intel Xeon Phi, второй (Titan) и седьмой (Piz Daint) оснащены графическими акселераторами Nvidia. Четыре системы из нового рейтинга включают как чипы Intel Xeon Phi, так и GPU-ускорители Nvidia, 66 систем выполнены с применением ак- селераторов Nvidia, три на акселераторах ATI Radeon, 27 на сопроцес- сорах Intel Xeon Phi.
Из пяти сотен систем 445 (89%) выполнены на процессорах Intel (86,2% в прошлом рейтинге), при этом чипы IBM Power используются только в 26 системах (38 систем в прошлом рейтинге), а чипы AMD Opteron в 21 системе (4,2%, в прошлом рейтинге — 4,4%). В сумме 86% систем выполнены на процессорах с числом ядер шесть и более, 88% — на восьми- и более ядерных процессорах, 47% на чипах с десятью и более ядрами. Технология InfiniBand по-прежнему остаётся наиболее популярным способом внутрисистемных коммуникаций, хотя её распространённость заметно упала: с 257 систем в прошлом рейтинге до 235 в новом. Напротив, распространённость Gigabit Ethernet выросла
со 147 систем до 182, при этом в подавляющем числе случаев — 120 — речь идёт об интерфейсах 10G.
За полгода, прошедшие с момента подведения итогов 45-го рейтин- га, из списка TOP500 выбыла находившаяся ранее на 466-м месте одна из суперкомпьютерных систем Санкт-Петербургского политехническо- го университета — «Политехник RSC PetaStream» (РСК). Второй супер- компьютер СПбПУ «Политехник РСК Торнадо» на основе кластерной архитектуры «РСК Торнадо» с прямым жидкостным охлаждением (РСК) сейчас занимает 131-ю строчку мирового рейтинга с результатом 658 Тфлопс. Кроме того, в рейтинге присутствуют еще два суперком- пьютера производства РСК — на 256-м месте МВС-10П, установленный в МСЦ РАН, и на 348-й позиции «РСК Торнадо ЮУрГУ», эксплуатиру- емый с 2009 г. в Южно-Уральском государственном университете (ЮУрГУ) в Челябинске.
Система z13 может обрабатывать около 2,5 миллиардов транзакций в день, обладает встроенной функцией шифрования и анализа проводимых транзакций, что позволяет выявлять случаи мошенничества в режиме ре- ального времени для 100% бизнес-операций, моментально предоставляя пользователю аналитические данные для оценки операции.
При использовании мэйнфрейма можно запустить вплоть до 8000 виртуальных серверов. Это около 50 серверов из расчета на один процес- сор. Корпорация IBM выпустила новый релиз ОС – z/OS, в которой ис- пользуется новый тип аналитики, есть поддержка Linux и систем хранения данных.
В последние годы наметился повышенный интерес крупного биз- неса к мэйнфреймам как центрам IT-инфраструктуры. Практика под- тверждает: почти все мировые банки из списка Fortune Top 25 исполь- зуют System z для обработки данных.
СуперЭВМ
СуперЭВМ – мощные, высокоскоростные вычислительные машины (системы) с производительностью от десятков триллионов (GFLOPS) до нескольких десятков квадриллионов (PFLOPS) операций с плавающей запятой в секунду. СуперЭВМ выгодно отличаются от больших универ- сальных ЭВМ по быстродействию числовой обработки, а от специали- зированных машин, обладающих высоким быстродействием в сугубо ограниченных областях, – возможностью решения широкого класса за- дач с числовыми расчетами.
В настоящее время развитие суперкомпьютеров идет по следую- щим направлениям: векторно-конвейерные компьютеры, параллельные компьютеры с общей памятью, массивно-параллельные системы с рас- пределенной памятью, кластерные системы.
В 2009 г. был преодолен порог производительности суперкомпью- теров в 1 PFLOPS (1015 FLOPS). На сегодняшний день в мире насчиты- вается уже достаточно большое количество суперкомпьютеров, начиная от простых (офисных и персональных) и кончая мощными массивно- параллельными и кластерными системами.
Два раза в год формируется официальный список пятисот самых мощных суперкомпьютеров мира – Top500. В ноябре 2015 г. список Top500 (табл. 1.1.) возглавила третий год подряд система Tianhe-2 (рис. 1.8) китайского национального университета оборонных технологий с неизменной за всё это время производительностью (33,9 Пфлопс).
Рис. 1.8. Общий вид системы Tianhe-2
Обновились лишь шестая и восьмая строчки, отныне занятые си- стемой Trinity для лабораторий Los Alamos и Sandia (8,1 Пфлопс), и системой Hazel-Hen для исследовательского центра HLRS в Штутгарте (5,6 Пфлопс), обе на базе архитектуры Cray XC. Шесть си- стем списка TOP10 инсталлированы ещё в 2011-12 гг., лидер Tianhe-2 в 2013 г., и только три в 2015 г. Сложившаяся ситуация чётко отражает
начавшийся в 2008 г. тренд на снижение активности в десятке лидеров последних десятилетий.
Гораздо сильнее изменения на региональном уровне. Лидером об- новлений является Китай, практически утроивший число систем в последнем списке TOP500, и, что не менее важно, представленный большим числом местных разработчиков высокопроизводительных си- стем. Число суперкомпьютеров, инсталлированных в США, напротив, снизилось до 200 (в предыдущем июльском 45-м рейтинге их было 231), продемонстрировав тем самым минимальное присутствие в списке с момента создания TOP500 в 1993 г.
Число европейских систем в списке снизилось за полгода со 141 до 108, зато системы азиатского региона сделали за то же время гигант- ский скачок со 107 до 173 систем, при этом 109 из них работают в Китае (полгода назад в списке было только 37 китайских систем).
Таблица 1.1 Рейтинг 10 самых производительных суперЭВМ
| RANK | SITE | SYSTEM | CORES | RMAX (PFLOP/S) | RPEAK (PFLOP/S) | POWER (KW) |
| 1 | National Super Computer Center in Guangzhou China | Tianhe-2 (MilkyWay-2) - TH-IVB- FEP Cluster, Intel Xeon E5-2692 12C 2.200GHz, TH Express-2, Intel Xeon Phi 31S1P NUDT | 3 120 000 | 33.9 | 54.9 | 17 808 |
| 2 | DOE/SC/Oak Ridge National Laboratory United States | Titan - Cray XK7 , Opteron 6274 16C 2.200GHz, Cray Gemini inter- connect, NVIDIA K20x Cray Inc. | 560 640 | 17.6 | 27.1 | 8 209 |
| 3 | DOE/NNSA/LLN L United States | Sequoia - BlueGene/Q, Power BQC 16C 1.60 GHz, Custom IBM | 1 572 864 | 17.2 | 20.1 | 7 890 |
| 4 | RIKEN Advanced Institute for Com- putational Science (AICS) Japan | K computer, SPARC64 VIIIfx 2.0GHz, Tofu interconnect Fujitsu | 705 024 | 10.5 | 11.3 | 12 660 |
| 5 | DOE/SC/Argonne National Labora- tory United States | Mira - BlueGene/Q, Power BQC 16C 1.60GHz, Custom IBM | 786 432 | 8.6 | 10.1 | 3 945 |
| 6 | DOE/NNSA/LAN L/SNL United States | Trinity - Cray XC40, Xeon E5- 2698v3 16C 2.3GHz, Aries intercon- nect Cray Inc. | 301 056 | 8.1 | 11.1 | |
| 7 | Swiss National Supercomputing Centre (CSCS) Switzerland | Piz Daint - Cray XC30, Xeon E5- 2670 8C 2.600GHz, Aries intercon- nect , NVIDIA K20x Cray Inc. | 115 984 | 6.3 | 7.8 | 2 325 |
| 8 | HLRS - Höchstleistungsre chenzentrum Stuttgart Germany | Hazel Hen - Cray XC40, Xeon E5- 2680v3 12C 2.5GHz, Aries intercon- nect Cray Inc. | 185 088 | 5.6 | 7.4 | |
| 9 | King Abdullah University of Science and Technology Saudi Arabia | Shaheen II - Cray XC40, Xeon E5- 2698v3 16C 2.3GHz, Aries intercon- nect Cray Inc. | 196 608 | 5.5 | 7.2 | 2 834 |
| 10 | Texas Advanced Computing Cen- ter/Univ. of Texas United States | Stampede - PowerEdge C8220, Xeon E5-2680 8C 2.700GHz, Infiniband FDR, Intel Xeon Phi SE10P Dell | 462 462 | 5.2 | 8.5 | 4 510 |
В некоторой степени такой расклад объясняется усилением пози- ций Lenovo, поглотившей недавно серверный x86-бизнес IBM, но лишь отчасти, поскольку в TOP500 сейчас насчитывается 25 систем произ- водства Lenovo (всего три в предыдущем списке), в то время как другой китайский производитель, компания Sugon, является производителем 49 систем последнего листинга, что превышает как собственно рейтинг
IBM, снизившийся за полгода с 23 до 14,9%, так и число двухбрендовых позиций: IBM/Lenovo (девять систем) и Lenovo/IBM (пять систем). Пер- вое место среди вендоров с долей 31,2% по-прежнему занимает HP (155 систем против 178 в прошлом рейтинге), второе место с долей 13,8% занимает Cray с неизменными 69 системами.
В последнем рейтинге TOP500 насчитывается уже 80 систем с производительностью более 1 Пфлопс, хотя в предыдущем рейтинге их было только 67. Суммарная производительность входящих в последний рейтинг систем составила 420 Пфлопс (361 Пфлопс в 45-м рейтинге и 309 Пфлопс годом ранее). Система с производительностью 204,3 Тфлопс, замыкающая нынешний список TOP500, числилась на 369-й позиции предыдущего листинга, в котором производитель- ность последней системы составляла всего 164 Тфлопс. Тенденция по- следних шести лет, когда ежегодный суммарный прирост производи- тельности в рейтинге TOP500 составляет не более 55% (для сравнения: до 90% в период 1994-2008 гг.), в основном является результатом мед- ленного обновления верхней части списка, что, в свою очередь, можно расценивать как результат разнонаправленных маркетинговых тенден- ций в сегменте крупных суперкомпьютеров и сегменте средних и небольших систем высокопроизводительных вычислений (HPC).
В последний рейтинг вошли 104 системы с сопроцессорными и ускорительными технологиями, полгода назад в предыдущем TOP500 их насчитывалось всего 90. Первый
(Tianhe-2) и последний (Stampede) суперкомпьютеры первой десятки рейтинга используют для ускорения вычислений сопроцессоры Intel Xeon Phi, второй (Titan) и седьмой (Piz Daint) оснащены графическими акселераторами Nvidia. Четыре системы из нового рейтинга включают как чипы Intel Xeon Phi, так и GPU-ускорители Nvidia, 66 систем выполнены с применением ак- селераторов Nvidia, три на акселераторах ATI Radeon, 27 на сопроцес- сорах Intel Xeon Phi.
Из пяти сотен систем 445 (89%) выполнены на процессорах Intel (86,2% в прошлом рейтинге), при этом чипы IBM Power используются только в 26 системах (38 систем в прошлом рейтинге), а чипы AMD Opteron в 21 системе (4,2%, в прошлом рейтинге — 4,4%). В сумме 86% систем выполнены на процессорах с числом ядер шесть и более, 88% — на восьми- и более ядерных процессорах, 47% на чипах с десятью и более ядрами. Технология InfiniBand по-прежнему остаётся наиболее популярным способом внутрисистемных коммуникаций, хотя её распространённость заметно упала: с 257 систем в прошлом рейтинге до 235 в новом. Напротив, распространённость Gigabit Ethernet выросла
со 147 систем до 182, при этом в подавляющем числе случаев — 120 — речь идёт об интерфейсах 10G.
За полгода, прошедшие с момента подведения итогов 45-го рейтин- га, из списка TOP500 выбыла находившаяся ранее на 466-м месте одна из суперкомпьютерных систем Санкт-Петербургского политехническо- го университета — «Политехник RSC PetaStream» (РСК). Второй супер- компьютер СПбПУ «Политехник РСК Торнадо» на основе кластерной архитектуры «РСК Торнадо» с прямым жидкостным охлаждением (РСК) сейчас занимает 131-ю строчку мирового рейтинга с результатом 658 Тфлопс. Кроме того, в рейтинге присутствуют еще два суперком- пьютера производства РСК — на 256-м месте МВС-10П, установленный в МСЦ РАН, и на 348-й позиции «РСК Торнадо ЮУрГУ», эксплуатиру- емый с 2009 г. в Южно-Уральском государственном университете (ЮУрГУ) в Челябинске.