Организация параллельных вычислений на кластере под ОС WINDOWS

дешёвыми аппаратными платформами для высокопроизводительных вычислений.

Под вычислительным кластером будем понимать совокупность компьютеров, объединенных в рамках некоторой сети для решения одной задачи.

Учебный кластер K7 построен на базе учебной лаборатории. В аудитории находятся 7 компьютеров с процессорами Intel Pentium III 1000 MHz, оперативной памятью 128 MB, ёмкость HDD 20 GB. Компьютеры соединены в сеть Fast Ethernet посредством коммутатора CeLAN EtherSW 2400 10/100 Mbps Fast Ethernet Switching HUB.

Использование коммутатора вместо концентратора повышает эффективность вычислений. Коммутатор позволяет организовать параллельный обмен данными между любой парой компьютеров, а концентратор, т.к. реализует “общую шину”, в конкретный момент времени позволяет осуществить обмен только между одной парой компьютеров.

На шести компьютерах установлена операционная система Microsoft Windows 2000 5.00.2195 Service Pack 2. На седьмом  компьютере – Microsoft Windows 2000 Server.

На каждой из машин кластера установлены:

-  полная версия пакета MPICH 1.2.5 для NT в директории c:\Apps\mpich (в дальнейшем %mpich%),  

-  среда разработки параллельных программ MS VC++ 6.0, настроены опции среды для работы с MPICH, MPE.

Можно выделить два способа запуска параллельных приложений в среде Windows с использованием пакета MPICH на вычислительном кластере.

1.  Если на одном или нескольких компьютерах кластера установлена ОС семейства Server, то запуск параллельной программы для любой конфигурации компьютеров кластера должен производиться с такого компьютера. Для организации работы в этом случае удобно для каждого пользователя создать сетевой диск, данные которого физически будут находиться на компьютере с ОС  Server. Это позволяет осуществлять запуск параллельных программ и работать со своими документами и программами с любого компьютера вычислительной сети. Диск для каждого зарегистрированного пользователя может быть свой – его создает администратор сети.

2.  Иначе, если ОС Server не установлена либо не доступна, необходимо перед запуском параллельной программы скопировать её  на каждый компьютер, на котором программа должна быть запущена. Локальные адреса программы на разных компьютерах могут быть разными.

Для организации работы первым способом на компьютере с ОС Microsoft Windows 2000 Server создан сетевой диск m. Для работы со своими документами и программами пользователь должен создать на диске m папку со своим именем, в которой может хранить файлы и осуществлять запуск параллельных программ.

Для организации работы вторым способом, на каждом компьютере кластера создана папка общего доступа c:\Work\Mpich, в которую необходимо скопировать параллельную программу перед ее запуском.

Таким образом, кластер K7 имеет все необходимые элементы для проведения параллельных вычислений.

1.2. Состав пакета MPICH и назначение его элементов

Пакет MPICH – реализация системы параллельного программирования MPI (the Message Passing Interface). Версия MPICH 1.2.5 –  последняя на сегодняшний день, полностью совместим со спецификацией стандарта MPI-1, частично поддерживает MPI-2, частично поддерживает параллельный ввод-вывод (ROMIO), содержит средства профилирования и средства