Массивно-параллельные системы (MPP)

1.

2.

Массивно-параллельные системы (MPP) – класс архитектур
параллельных вычислительных систем, состоящих из
вычислительных узлов, связанных через коммуникационную
среду. Главная особенность: память физически разделена.
ОПЕРАТИВНАЯ
память
ОПЕРАТИВНАЯ
память
ОПЕРАТИВНАЯ
память
Процессор
Процессор
Процессор
Кэш-память
Кэш-память
КОММУНИКАЦИОННАЯ СРЕДА
Кэш-память

3.

Вычислительные узлы MPP системы включают:
• Один или несколько центральных процессоров
(может быть реализовано как SMP система);
• Локальную память;
• Коммуникационный процессор или сетевой адаптер;
o Жёсткие диски;
o Устройства ввода-вывода.
К системе могут быть добавлены специальные узлы вводавывода и управляющие узлы.

4.

Основные варианты:
• Полноценная ОС только на управляющей машине. На
каждом узле работает сильно урезанный вариант ОС.
• На каждом узле работает полноценная ОС.
Cray T3E: UNIX-подобная ОС UNICOS (компании Cray)
IBM RS6000: на каждом узле UNIX-подобная ОС AIX

5.

Главным преимуществом систем с раздельной памятью
является хорошая масштабируемость: в отличие от SMPсистем, в машинах с раздельной памятью каждый процессор
имеет доступ только к своей локальной памяти, в связи с чем
не возникает необходимости в потактовой синхронизации
процессоров.
Практически все рекорды по производительности на сегодня
устанавливаются на машинах именно такой архитектуры,
состоящих из нескольких тысяч процессоров.

6.

• Каждый
процессор
может использовать только
ограниченный объем локальной памяти.
Отсутствие
общей
памяти
снижает
скорость
межпроцессорного обмена.
Требуется специальная техника программирования для
реализации обмена сообщениями между процессорами
(использование
библиотек
передачи
сообщений,
например, MPI).
Высокая стоимость программного обеспечения.

7.

Максимальное ускорение работы программы в зависимости от доли
последовательных вычислений и числа используемых процессоров.
Число процессоров
Доля последовательных вычислений
50%
25%
10%
5%
2%
2
1.33
1.60
1.82
1.90
1.96
8
1.78
2.91
4.71
5.93
7.02
32
1.94
3.66
7.80
12.55
19.75
512
1.99
3.97
9.83
19.28
45.63
2048
2.00
3.99
9.96
19.82
48.83

8.

Современные направления развития MPP-систем:
• Увеличение мощности вычислительных узлов;
• Упрощение отдельных процессоров, что позволяет
увеличить скорость их работы и уменьшить занимаемую
площадь;
• Увеличение параллельно работающих потоков;
• Автоматическое обнаружение и обход неисправностей.

9.

июнь, 2011
1
SPARC64 VIIIfx 2.0GHz, Tofu interconnect
Fujitsu
Cluster
2
NUDT TH MPP, X5670 2.93Ghz 6C, FT-1000 8C
NUDT
MPP
3
Cray XT5-HE Opteron 6-core 2.6 GHz
Cray Inc.
MPP
4
Dawning TC3600 Blade, Intel X5650
Dawning
Cluster
5
HP ProLiant SL390s G7 Xeon 6C X5670
NEC/HP
Cluster
6
Cray XE6 8-core 2.4 GHz
Cray Inc.
MPP
7
SGI Altix ICE 8200EX/8400EX, Xeon HT QC 3.0
SGI
MPP
8
Cray XE6 12-core 2.1 GHz
Cray Inc.
MPP
9
Bull bullx super-node S6010/S6030
Bull SA
Cluster
10
BladeCenter QS22/LS21 Cluster
IBM
Cluster
11
Cray XT5-HE Opteron Six Core 2.6 GHz
Cray Inc.
MPP
12
Blue Gene/P Solution
IBM
MPP
13
T-Platforms T-Blade2/1.1, Xeon X5570
T-Platforms
Cluster