Суперкомпьютеры

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

(Новочеркасский политехнический институт)

Факультет: Информационных Технологий и Управления

Кафедра: Автоматики и Телемеханики

Специальность: Управление и информатика в технических системах

РЕФЕРАТ

 

по информатике

 

На тему: Суперкомпьютеры

Выполнил студент I - 1а Каширин В. В.

Ф.И.О.

Руководитель ассистент Малашенко Л.И.

Должность, звание Ф.И.О.

Консультант ассистент Малашенко Л.И.

Должность, звание Ф.И.О.

К защите Защита принята с оценкой

«______» ______________2000г. ____________________________

___________________________ «_____»________________2000г.

Подпись ____________________________

Подпись

Новочеркасск 2000
СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1 ОСНОВНЫЕ ВИДЫ АРХИТЕКТУРЫ 4

1.1 Архитектура SMP 4

1.2 Архитектура MPP 4

2 СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ КОМПАНИИ nCube 4

2.1 Основные принципы архитектуры 5

a) Распределенная память 5

б) Межпроцессорная сеть 5

в) Высокий уровень интеграции 6

2.2 Суперкомпьютер nCube 2 7

2.3 Архитектура процессора nCube 8

а) Система ввода/вывода nCube 2 9

2.4 Программное обеспечение 10

2.5 Надежность системы nCube 2 10

3 СЕТЬ КАК СУПЕРКОМПЬЮТЕР 11

3.1 Параллельные программы - главный тормоз 11

3.2 MPI 11

3.3 Реализации MPI 12

3.4 Средства программирования высокого уровня 13

3.5 Попытка прогноза 14

4 ПИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СУПЕРКОМПЬЮЮТЕРОВ 14

4.1 Моделирование построение белка 14

4.2 Виртуальная башня 14

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА 16
ВВЕДЕНИЕ

С момента появления первых компьютеров одной из основных проблем, стоящих перед разработчиками, была производительность вычислительной системы. За время развития компьютерной индустрии производительность процессора стремительно возрастала, однако появление все более изощренного программного обеспечения, рост числа пользователей и расширение сферы приложения вычислительных систем предъявляют новые требования к мощности используемой техники, что и привело к появлению суперкомпьютеров. Что же такое суперкомпьютеры, и зачем они нужны?

В принципе, суперкомпьютер это обычная вычислительная система, позволяющая производить сложные расчеты за более короткие промежутки времени. О чем собственно и говорит приставка «Супер» (Super в переводе с английского означает: сверх, над). Любая компьютерная система состоит из трех основных компонентов - центрального процессора, то есть счетного устройства, блока памяти и вторичной системы хранения информации (к примеру, в виде дисков или лент). Ключевое значение имеют не только технические параметры каждого из этих элементов, но и пропускная способность каналов, связывающих их друг с другом и с терминалами потребителей. Одна из заповедей «Крей рисерч» гласит: «Быстродействие всей системы не превышает скорости самой медленнодействующей ее части». Важным показателем производительности компьютера является степень его быстродействия. Она измеряется так называемыми флопсами - от английского сокращения, обозначающего количество операций с числами, представленными в форме с плавающей запятой, в секунду. То есть за основу берется подсчет - сколько наиболее сложных расчетов машина может выполнить за один миг.

А зачем вообще нужны суперкомпьютеры? На этот вопрос дает ответ представитель компании «Крей рисерч» Вито Бонджорно: Раздвижение границ человеческого знания всегда опиралось на два краеугольных камня, которые не могут, существовать друг без друга, - теорию и опыт. Однако теперь ученые сталкиваются с тем, что многие испытания стали практически невозможными - в некоторых случаях из-за своих масштабов, в других - дороговизны или опасности для здоровья и жизни людей. Тут-то и приходят на помощь мощные компьютеры. Позволяя экспериментировать с электронными моделями реальной действительности, они становятся «третьей опорой» современной науки и производства.

Прошло время, когда создатели суперкомпьютеров стремились обеспечить максимальную производительность любой ценой. Специальные процессоры, дорогостоящая сверхбыстрая память, нестандартное периферийное оборудование - все это обходилось заказчикам в круглую сумму. Приобретали суперкомпьютеры либо предприятия ВПК, либо крупные университеты. И те, и другие делали это, как правило, за государственный счет. Окончание "холодной войны" и последовавшее за ним сокращение ассигнований на военные и околовоенные нужды нанесли серьезный удар по производителям суперкомпьютеров. Большинство из них были поглощены изготовителями менее производительной, но более доступной и ходовой вычислительной техники. Впрочем, у этих слияний были и технологические предпосылки - быстродействие серийно выпускаемых микропроцессоров постоянно росло, и производители суперкомпьютеров быстро переориентировались на них, что позволило существенно сократить общую стоимость разработки. Основной упор стал делаться на увеличение числа процессоров и повышение степени параллелизма программ.