Все это обуславливает чрезвычайно высокую стоимость суперкомпьютера (например, «малый» 48-процессорный Cray T3D фирмы Silicon Graphics стоит, в зависимости от конфигурации, от 3.5 до 5 миллионов долларов) и приводит к тому, что они выпускаются малыми сериями или - наиболее мощные – в единственном экземпляре (к началу тысячелетия в мире насчитывалось не более 1000 инсталляций суперкомпьютеров). С другой стороны, никакие другие вычислительные комплексы, включая рассматриваемые ниже компьютерные кластеры, не могут соперничать с суперкомпьютером по производительности: пиковая производительность самого мощного на сегодняшний день суперкомпьютера Earth Simulator корпорации NEC, построенного на основе кластера из 5120 векторно-конвейерных процессоров, оценивается в 40 TeraFlops/sec (это в 5 раз превышает производительность предыдущего обладателя рекорда – MPP системы ASCI White из 8192 суперскалярных микропроцессоров Power 3).
В компьютерных кластерах, которые появились в процессе поиска более дешевой альтернативы суперкомпьютерам, узлами являются обычные рабочие станции (а в последнее время – и многопроцессорные серверы), соединенные стандартной или корпоративной коммуникационной системой. Кроме сравнительно невысокой стоимости (в проекте COCOA на базе 25 двухпроцессорных персональных компьютеров общей стоимостью порядка $100,000 была создана система с производительностью, эквивалентной вышеупомянутому 48-процессорному Cray T3D), компьютерные кластеры имеют еще два неоспоримых преимущества перед суперкомпьютерами – это гораздо большая гибкость (требования к однородности узлов кластера гораздо ниже, они даже могут функционировать под разными ОС) и возможность обеспечить более высокую надежность за счет гибкого управления внешней памятью. В зависимости от этого последнего фактора компьютерные кластеры условно можно разделить на два класса: вычислительные кластеры и корпоративные кластеры.
Независимо от принадлежности к тому или иному классу, компьютерный кластер работает под управлением одного или нескольких выделенных узлов – хост-копьютеров – которые освобождены от выполнения функциональных операций и занимаются распараллеливанием процессов, а также оперативной и внешней памяти.
Основной целью создания вычислительного кластера является достижение максимальной эффективности ИС, что сближает его с суперкомпьютером. Задача обеспечения надежности по-прежнему остается на втором плане. Отличительными особенностями этого класса компьютерных кластеров являются:
- использование стандартных (по архитектуре и аппаратному обеспечению) коммуникационных систем (например – FastEthernet, GigabitEthernet) и стандартных – по преимуществу – операционных систем;
- необходимость применения программного обеспечения промежуточного слоя в виде API для реализации параллельных вычислений;
- необходимость тщательного согласования структуры программ и алгоритмов с особенностями архитектуры системы (в настоящее время используются три базовых архитектуры параллельных вычислений – векторно-конвейерная, массивно-параллельная с распределенной памятью и параллельная с общей памятью, а также различные их комбинации).
В любом вычислительном кластере имеется выделенный компьютер - головная машина (front-end). На этой машине установлено программное обеспечение, которое управляет запуском программ на кластере. Собственно вычислительные процессы пользователей запускаются на вычислительных узлах, причем они распределяются так, что на каждый процессор приходится не более одного вычислительного процесса. Запускать вычислительные процессы на головной машине кластера нельзя.
Пользователи имеют терминальный доступ на головную машину кластера, а входить на узлы кластера для них нет необходимости. Запуск программ на кластере осуществляется в т.н. "пакетном" режиме - это значит, что пользователь не имеет непосредственного, "интерактивного" взаимодействия с программой, программа не может ожидать ввода данных с клавиатуры и выводить непосредственно на экран. Более того, программа пользователя может работать тогда, когда пользователь не подключен к кластеру.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.