Об оценке эффективности многопроцессорных вычислительных систем
The general review of methods of construction of the cluster systems is inprocess conducted, basic directions of their forming, and also tasks, arising up in the process of increase of efficiency or optimization of their functioning, are selected.
Saved in:
| Published in: | Екологічна безпека та природокористування |
|---|---|
| Date: | 2009 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України
2009
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19385 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Об оценке эффективности многопроцессорных вычислительных систем / С.К. Полумиєнко, Д.А. Федюков // Екологічна безпека та природокористування: Зб. наук. пр. — К., 2009. — Вип. 4. — С. 138-154. — Бібліогр.: 22 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859821908406566912 |
|---|---|
| author | Полумиєнко, С.К. Федюков, Д.А. |
| author_facet | Полумиєнко, С.К. Федюков, Д.А. |
| citation_txt | Об оценке эффективности многопроцессорных вычислительных систем / С.К. Полумиєнко, Д.А. Федюков // Екологічна безпека та природокористування: Зб. наук. пр. — К., 2009. — Вип. 4. — С. 138-154. — Бібліогр.: 22 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Екологічна безпека та природокористування |
| description | The general review of methods of construction of the cluster systems is inprocess conducted, basic directions of their forming, and also tasks, arising up in the process of increase of efficiency or optimization of their functioning, are selected.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:26:12Z |
| format | Article |
| fulltext |
138
Ðîçä³ë 3. Íàóêîâî-òåõíîëîã³÷íà áåçïåêà
621.3
. . , - .- . ;
. .
(
)
, ,
, -
.
, , ,
.
The general review of methods of construction of the cluster systems is in-
process conducted, basic directions of their forming, and also tasks, arising up
in the process of increase of efficiency or optimization of their functioning, are
selected.
Èñòîðè÷åñêè ñëîæèëîñü, ÷òî âûñîêîïðîèçâîäèòåëüíûå âû-
÷èñëèòåëüíûå ñèñòåìû, ñóïåðÝÂÌ âîñïðèíèìàþòñÿ êàê îòðà-
æåíèå ïîçèöèé òîãî èëè èíîãî èññëåäîâàòåëüñêîãî êîëëåêòè-
âà, êîìïàíèè è äàæå öåëîãî ãîñóäàðñòâà â ìèðîâîì «òàáåëå î
ðàíãàõ» â ñôåðå ñîçäàíèÿ âû÷èñëèòåëüíîé òåõíèêè. Àêàäåìèê ÐÀÍ
Â. Ñ. Áóðöåâ ñ÷èòàåò [1], ÷òî ñóïåðêîìïüþòåðû — îäèí èç
© . . , . . , 2009
139
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 3. Íàóêîâî-òåõíîëîã³÷íà áåçïåêà
êðàåóãîëüíûõ êàìíåé â ýêîíîìè÷åñêîé íåçàâèñèìîñòè è íàöèî-
íàëüíîé áåçîïàñíîñòè ãîñóäàðñòâà. ×òî, â ÷àñòíîñòè, ïîäòâåðæäà-
åòñÿ åãî ðàáîòîé íàä âû÷èñëèòåëüíûìè ñèñòåìàìè äëÿ ïðîòèâîðà-
êåòíîé îáîðîíû, çåíèòíî-ðàêåòíûõ êîìïëåêñîâ â áûâøåì ÑÑÑÐ,
ïðåæäå âñåãî íàä ìíîãîïðîöåññîðíûì êîìïëåêñîì «Ýëüáðóñ».
Âîåííîå ïðèìåíåíèå îñòàëîñü àêòóàëüíûì è ñåãîäíÿ, õîòÿ ñóïåð-
êîìïüþòåðû ýêñïëóàòèðóþòñÿ óæå è âî ìíîãèõ äðóãèõ ñôåðàõ:
ïðåäñêàçàíèÿ ïîãîäû, êëèìàòà è ãëîáàëüíûõ èçìåíåíèé â
àòìîñôåðå, ãåîèíôîðìàöèîííûå ñèñòåìû;
ðàçëè÷íûå ñôåðû ìàòåðèàëîâåäåíèÿ, ôèçèêè, àñòðîíî-
ìèè;
ãåíåòèêà è áèîëîãèÿ;
äèíàìèêà æèäêîñòåé è ãàçîâ;
ðàñïîçíàâàíèå è ñèíòåç ðå÷è, èçîáðàæåíèé;
øèðîêèé ñïåêòð ýêîíîìè÷åñêèõ çàäà÷, ñâÿçàííûõ, ïðåæ-
äå âñåãî, ñ çàäà÷àìè ëèíåéíîãî ïðîãðàììèðîâàíèÿ, òðàíñïîðò-
íûå çàäà÷è è ò. ä.
Ñ äðóãîé ñòîðîíû, â ðàáîòå [2] óêàçûâàåòñÿ, ÷òî ñåãîäíÿ
èìååò ìåñòî ïðîáëåìà çàãðóçêè ñóïåðêîìïüþòåðîâ, èìåþùàÿ
áîëåå âàæíîå çíà÷åíèå, ÷åì «âûæèìàíèå» ïðîèçâîäèòåëüíîñòè èç
êàæäîãî çàëîæåííîãî â íèõ òåðàôëîïñà (Terra Floating Point
Operations per Second).
Âíà÷àëå îñòàíîâèìñÿ íà àðõèòåêòóðå ñîâðåìåííûõ ñóïåðêîì-
ïüþòåðîâ, ïðè àíàëèçå êîòîðûõ è, ïðåæäå âñåãî, âûïîëíÿåìûõ
èìè âûñîêîïðîèçâîäèòåëüíûõ èëè âûñîêîïðîäóêòèâíûõ âû-
÷èñëåíèÿõ, íåîáõîäèìî ðàññìàòðèâàòü ñëåäóþùèå ôàêòîðû [2].
Âî-ïåðâûõ, ýòî ìíîãîÿäåðíûå ïðîöåññîðû, áåç êîòîðûõ
ñîâðåìåííûå âûñîêîïðîäóêòèâíûå âû÷èñëåíèÿ íåâîçìîæíû â
ïðèíöèïå.
Âî-âòîðûõ, àðõèòåêòóðà áîëüøèõ âû÷èñëèòåëüíûõ ñèñòåì,
ïîñòðîåííûõ íà áàçå ìíîãîÿäåðíûõ ïðîöåññîðîâ. Ñåãîäíÿ òàêèå
ñèñòåìû ìàñøòàáèðóþòñÿ äî òûñÿ÷ è äåñÿòêîâ òûñÿ÷ è ïðîöåñ-
ñîðîâ, è ÿäåð. Òàêîå èõ êîëè÷åñòâî ïåðåõîäèò â îïðåäåë¸ííîå
êà÷åñòâî, ÷òî â ñâîþ î÷åðåäü, âûðàæàåòñÿ â ñëîæíîñòè ñîïðîâî-
äèòåëüíûõ ñèñòåì. Ýòî ñòàíîâèòñÿ îòäåëüíîé ïðîáëåìîé. Âîçíè-
êàþò òàêæå ïðîáëåìû, ñâÿçàííûå ñ èíôðàñòðóêòóðîé ïîòðåáëå-
íèÿ, îõëàæäåíèÿ, ìîíèòîðèíãà, óæå óïîìèíàâøåéñÿ ýôôåêòèâíîñòè
ðàáîòû è ìíîæåñòâî èíûõ çàäà÷.
140
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
Â-òðåòüèõ, ñèñòåìíîå è ïðèêëàäíîå ïðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèå,
êîòîðîå òàê èëè èíà÷å óïèðàåòñÿ â ïàðàëëåëüíûå àëãîðèòìû.
Íà ñàéòå [3] äàåòñÿ ïîäðîáíûõ àíàëèç àðõèòåêòóðû ìíîãîïðî-
öåññîðíûõ âû÷èñëèòåëüíûõ ñèñòåì, îñòàíîâèìñÿ íà èõ êëþ÷åâûõ
õàðàêòåðèñòèêàõ, ñòðóêòóðàõ è ñïîñîáàõ ïîñòðîåíèÿ.
 1966 ãîäó Ì.Ôëèííîì áûëà ïðåäëîæåíà ñèñòåìà êëàññè-
ôèêàöèè àðõèòåêòóð âû÷èñëèòåëüíûõ ñèñòåì, îñíîâàííàÿ íà
÷èñëå ïîòîêîâ èíñòðóêöèé è äàííûõ è âêëþ÷àþùàÿ ÷åòûðå
àðõèòåêòóðíûõ êëàññà:
SISD = Single Instruction Single Data;
MISD = Multiple Instruction Single Data;
SIMD = Single Instruction Multiple Data;
MIMD = Multiple Instruction Multiple Data.
SISD (single instruction stream/single data stream) — îäèíî÷-
íûé ïîòîê êîìàíä è îäèíî÷íûé ïîòîê äàííûõ. Ê ýòîìó êëàñ-
ñó îòíîñÿòñÿ óõîäÿùèå â èñòîðèþ ïîñëåäîâàòåëüíûå êîìïüþ-
òåðíûå ñèñòåìû, èìåþùèå îäèí öåíòðàëüíûé ïðîöåññîð, ñïîñîáíûé
îáðàáàòûâàòü òîëüêî îäèí ïîòîê ïîñëåäîâàòåëüíî èñïîëíÿåìûõ
èíñòðóêöèé.  ñëó÷àå âåêòîðíûõ ñèñòåì âåêòîðíûé ïîòîê äàííûõ
ñëåäóåò ðàññìàòðèâàòü êàê ïîòîê èç îäèíî÷íûõ íåäåëèìûõ âåêòî-
ðîâ. Ïðèìåðàìè êîìïüþòåðîâ ñ àðõèòåêòóðîé SISD ÿâëÿþòñÿ
áîëüøèíñòâî ðàáî÷èõ ñòàíöèé Compaq, Hewlett-Packard è Sun
Microsystems.
MISD (multiple instruction stream / single data stream) —
ìíîæåñòâåííûé ïîòîê êîìàíä è îäèíî÷íûé ïîòîê äàííûõ. Äî
ñèõ ïîð íè îäíîé ðåàëüíîé ìàøèíû, ïîïàäàþùåé â äàííûé
êëàññ, íå áûëî ñîçäàíî.
SIMD (single instruction stream / multiple data stream) —
îäèíî÷íûé ïîòîê êîìàíä è ìíîæåñòâåííûé ïîòîê äàííûõ.
Ýòè ñèñòåìû îáû÷íî èìåþò áîëüøîå êîëè÷åñòâî ïðîöåññîðîâ,
â ïðåäåëàõ îò 1024 äî 16384, êîòîðûå ìîãóò âûïîëíÿòü îäíó
è òó æå èíñòðóêöèþ îòíîñèòåëüíî ðàçíûõ äàííûõ â æåñòêîé
êîíôèãóðàöèè. Åäèíñòâåííàÿ èíñòðóêöèÿ ïàðàëëåëüíî âûïîë-
íÿåòñÿ íàä ìíîãèìè ýëåìåíòàìè äàííûõ. Ïðèìåðàìè SIMD
ìàøèí ÿâëÿþòñÿ ñèñòåìû CPP DAP, Gamma II è Quadrics
Apemille. Äðóãèì ïîäêëàññîì SIMD-ñèñòåì ÿâëÿþòñÿ âåêòîðíûå
êîìïüþòåðû. Âåêòîðíûå êîìïüþòåðû ìàíèïóëèðóþò ìàññèâàìè
ñõîäíûõ äàííûõ ïîäîáíî òîìó, êàê ñêàëÿðíûå ìàøèíû îáðàáàòû-
141
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 3. Íàóêîâî-òåõíîëîã³÷íà áåçïåêà
âàþò îòäåëüíûå ýëåìåíòû òàêèõ ìàññèâîâ. Ïðèìåðàìè ñèñòåì
ïîäîáíîãî òèïà ÿâëÿåòñÿ, íàïðèìåð, êîìïüþòåðû Hitachi S3600.
MIMD (multiple instruction stream / multiple data stream) —
ìíîæåñòâåííûé ïîòîê êîìàíä è ìíîæåñòâåííûé ïîòîê äàí-
íûõ. êîìàíäû è äàííûå ñâÿçàíû è ïðåäñòàâëÿþò ðàçëè÷íûå
÷àñòè îäíîé è òîé æå âûïîëíÿåìîé çàäà÷è. Íàëè÷èå áîëüøîãî
ðàçíîîáðàçèÿ ñèñòåì äàííîãî êëàññà, äåëàåò êëàññèôèêàöèþ
Ôëèííà íå ïîëíîñòüþ àäåêâàòíîé è çàñòàâëÿåò èñïîëüçîâàòü
ñëåäóþùèé ïîäõîä ê êëàññèôèêàöèè. Ìíîæåñòâåííûé ïîòîê
êîìàíä ìîæåò áûòü îáðàáîòàí äâóìÿ ñïîñîáàìè: ëèáî îäíèì
êîíâåéåðíûì óñòðîéñòâîì îáðàáîòêè, ðàáîòàþùåì â ðåæèìå
ðàçäåëåíèÿ âðåìåíè äëÿ îòäåëüíûõ ïîòîêîâ, ëèáî êàæäûé ïîòîê
îáðàáàòûâàåòñÿ ñâîèì ñîáñòâåííûì óñòðîéñòâîì. Ïåðâàÿ âîç-
ìîæíîñòü èñïîëüçóåòñÿ â MIMD-êîìïüþòåðàõ, êîòîðûå îáû÷-
íî íàçûâàþò êîíâåéåðíûìè èëè âåêòîðíûìè, âòîðàÿ — â
ïàðàëëåëüíûõ êîìïüþòåðàõ. Â îñíîâå âåêòîðíûõ êîìïüþòåðîâ
ëåæèò êîíöåïöèÿ êîíâåéåðèçàöèè, ò.å. ÿâíîãî ñåãìåíòèðîâà-
íèÿ àðèôìåòè÷åñêîãî óñòðîéñòâà íà îòäåëüíûå ÷àñòè.  îñíîâå
ïàðàëëåëüíîãî êîìïüþòåðà ëåæèò èäåÿ èñïîëüçîâàíèÿ äëÿ ðå-
øåíèÿ îäíîé çàäà÷è íåñêîëüêèõ ïðîöåññîðîâ, ðàáîòàþùèõ
ñîîáùà, ïðè÷åì ïðîöåññîðû ìîãóò áûòü êàê ñêàëÿðíûìè, òàê
è âåêòîðíûìè.
SMP-àðõèòåêòóðà (symmetric multiprocessing) — cèììåò-
ðè÷íàÿ ìíîãîïðîöåññîðíàÿ àðõèòåêòóðà. Ãëàâíîé îñîáåííî-
ñòüþ ñèñòåì ñ àðõèòåêòóðîé SMP ÿâëÿåòñÿ íàëè÷èå îáùåé
ôèçè÷åñêîé ïàìÿòè, ðàçäåëÿåìîé âñåìè ïðîöåññîðàìè è èñ-
ïîëüçóåìîé äëÿ ïåðåäà÷è ñîîáùåíèé ìåæäó ïðîöåññîðàìè. Ïðè
ýòîì âñå âû÷èñëèòåëüíûå óñòðîéñòâà ïðè îáðàùåíèè ê íåé
èìåþò ðàâíûå ïðàâà è îäíó è òó æå àäðåñàöèþ äëÿ âñåõ ÿ÷ååê
ïàìÿòè. Ïîýòîìó SMP-àðõèòåêòóðà íàçûâàåòñÿ ñèììåòðè÷íîé.
Ïîñëåäíåå îáñòîÿòåëüñòâî ïîçâîëÿåò î÷åíü ýôôåêòèâíî îáìå-
íèâàòüñÿ äàííûìè ñ äðóãèìè âû÷èñëèòåëüíûìè óñòðîéñòâàìè.
SMP-ñèñòåìà ñòðîèòñÿ íà îñíîâå âûñîêîñêîðîñòíîé ñèñòåì-
íîé øèíû (SGI PowerPath, Sun Gigaplane, DEC TurboLaser), ê
ñëîòàì êîòîðîé ïîäêëþ÷àþòñÿ ôóíêöèîíàëüíûå áëîêè òðåõ òèïîâ:
ïðîöåññîðû (ÖÏ), îïåðàöèîííàÿ ñèñòåìà (ÎÏ) è ïîäñèñòåìà ââî-
äà/âûâîäà (I/O). Äëÿ ïîäñîåäèíåíèÿ ê ìîäóëÿì
I/O èñïîëüçóþòñÿ óæå áîëåå ìåäëåííûå øèíû (PCI, VME64).
142
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
Íàèáîëåå èçâåñòíûìè SMP-ñèñòåìàìè ÿâëÿþòñÿ SMP-cåðâåðà è
ðàáî÷èå ñòàíöèè íà áàçå ïðîöåññîðîâ Intel (IBM, HP, Compaq,
Dell, ALR, Unisys, DG, Fujitsu è äð.) Âñÿ ñèñòåìà ðàáîòàåò ïîä
óïðàâëåíèåì åäèíîé ÎÑ (îáû÷íî UNIX-ïîäîáíîé, íî äëÿ
Intel-ïëàòôîðì ïîääåðæèâàåòñÿ Windows NT).
Îñíîâíûå ïðåèìóùåñòâà SMP-ñèñòåì:
ïðîñòîòà è óíèâåðñàëüíîñòü äëÿ ïðîãðàììèðîâàíèÿ, èñ-
ïîëüçîâàíèå îáùåé ïàìÿòè óâåëè÷èâàåò ñêîðîñòü ìåæïðîöåñ-
ñîðíîãî îáìåíà, ïîëüçîâàòåëü òàêæå èìååò äîñòóï ñðàçó êî
âñåìó îáúåìó ïàìÿòè, ñóùåñòâóþò ñðàâíèòåëüíî ýôôåêòèâíûå
ñðåäñòâà àâòîìàòè÷åñêîãî ðàñïàðàëëåëèâàíèÿ;
ëåãêîñòü â ýêñïëóàòàöèè. Êàê ïðàâèëî, SMP-ñèñòåìû èñ-
ïîëüçóþò ñèñòåìó îõëàæäåíèÿ, îñíîâàííóþ íà âîçäóøíîì êîí-
äèöèîíèðîâàíèè, ÷òî îáëåã÷àåò èõ òåõíè÷åñêîå îáñëóæèâàíèå.
îòíîñèòåëüíî íåâûñîêàÿ öåíà.
Íî SMP-ñèñòåìû ïëîõî ìàñøòàáèðóåìû. Ïðè÷èíû ýòîãî â
òîì, ÷òî â äàííûé ìîìåíò øèíà ñïîñîáíà îáðàáàòûâàòü òîëü-
êî îäíó òðàíçàêöèþ, âñëåäñòâèå ÷åãî âîçíèêàþò ïðîáëåìû
ðàçðåøåíèÿ êîíôëèêòîâ ïðè îäíîâðåìåííîì îáðàùåíèè íå-
ñêîëüêèõ ïðîöåññîðîâ ê îäíèì è òåì æå îáëàñòÿì îáùåé
ôèçè÷åñêîé ïàìÿòè.  íàñòîÿùåå âðåìÿ êîíôëèêòû ìîãóò
ïðîèñõîäèòü ïðè íàëè÷èè 8-24-õ ïðîöåññîðîâ. Êðîìå òîãî,
ñèñòåìíàÿ øèíà èìååò îãðàíè÷åííóþ (õîòü è âûñîêóþ) ïðî-
ïóñêíóþ ñïîñîáíîñòü (ÏÑ) è îãðàíè÷åííîå ÷èñëî ñëîòîâ. Äëÿ
ïîñòðîåíèÿ ìàñøòàáèðóåìûõ ñèñòåì íà áàçå SMP èñïîëüçóþò-
ñÿ êëàñòåðíûå èëè NUMA-àðõèòåêòóðû.
MPP-àðõèòåêòóðà (massive parallel processing) — ìàññèâíî-
ïàðàëëåëüíàÿ àðõèòåêòóðà. Ãëàâíàÿ îñîáåííîñòü — ïàìÿòü
ôèçè÷åñêè ðàçäåëåíà.  ýòîì ñëó÷àå ñèñòåìà ñòðîèòñÿ èç îò-
äåëüíûõ ìîäóëåé, ñîäåðæàùèõ ïðîöåññîð, ëîêàëüíûé áàíê
îïåðàöèîííîé ïàìÿòè (ÎÏ), äâà êîììóíèêàöèîííûõ ïðîöåñ-
ñîðà (ðóòåðà) èëè ñåòåâîé àäàïòåð, èíîãäà — æåñòêèå äèñêè
è/èëè äðóãèå óñòðîéñòâà ââîäà/âûâîäà. Îäèí ðóòåð èñïîëüçó-
åòñÿ äëÿ ïåðåäà÷è êîìàíä, äðóãîé — äëÿ ïåðåäà÷è äàííûõ.
Äîñòóï ê áàíêó ÎÏ èç òàêîãî ìîäóëÿ èìåþò òîëüêî ïðîöåññîðû
èç ýòîãî æå ìîäóëÿ. Ìîäóëè ñîåäèíÿþòñÿ êîììóíèêàöèîííûìè
êàíàëàìè. Ïîëüçîâàòåëü ìîæåò îïðåäåëèòü ëîãè÷åñêèé íîìåð ïðî-
öåññîðà, ê êîòîðîìó îí ïîäêëþ÷åí, è îðãàíèçîâàòü îáìåí ñîîá-
143
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 3. Íàóêîâî-òåõíîëîã³÷íà áåçïåêà
ùåíèÿìè ñ äðóãèìè ïðîöåññîðàìè. Èñïîëüçóþòñÿ äâà âàðèàí-
òà ðàáîòû îïåðàöèîííîé ñèñòåìû (ÎÑ) íà ìàøèíàõ MPP-
àðõèòåêòóðû. Â îäíîì ïîëíîöåííàÿ ÎÑ ðàáîòàåò òîëüêî íà
óïðàâëÿþùåé ìàøèíå (front-end), íà êàæäîì îòäåëüíîì ìîäó-
ëå ðàáîòàåò ñèëüíî óðåçàííûé âàðèàíò ÎÑ, îáåñïå÷èâàþùèé
òîëüêî ðàáîòó ðàñïîëîæåííîé â íåì âåòâè ïàðàëëåëüíîãî
ïðèëîæåíèÿ. Âî âòîðîì âàðèàíòå íà êàæäîì ìîäóëå ðàáîòàåò
ïîëíîöåííàÿ UNIX-ïîäîáíàÿ ÎÑ, óñòàíàâëèâàåìàÿ îòäåëüíî
íà êàæäîì ìîäóëå.
Ãëàâíûì ïðåèìóùåñòâîì ñèñòåì ñ ðàçäåëüíîé ïàìÿòüþ ÿâëÿåò-
ñÿ õîðîøàÿ â îòëè÷èå îò SMP-ñèñòåì ìàñøòàáèðóåìîñòü: â ìàøè-
íàõ ñ ðàçäåëüíîé ïàìÿòüþ êàæäûé ïðîöåññîð èìååò äîñòóï òîëüêî
ê ñâîåé ëîêàëüíîé ïàìÿòè, â ñâÿçè ñ ÷åì íå âîçíèêàåò íåîáõî-
äèìîñòè â èõ ïîòàêòîâîé ñèíõðîíèçàöèè. Ïðàêòè÷åñêè âñå ðåêîð-
äû ïî ïðîèçâîäèòåëüíîñòè íà ñåãîäíÿøíèé äåíü óñòàíàâëèâàþòñÿ
íà ìàøèíàõ èìåííî òàêîé àðõèòåêòóðû.
Íåäîñòàòêè:
îòñóòñòâèå îáùåé ïàìÿòè çàìåòíî ñíèæàåò ñêîðîñòü ìåæ-
ïðîöåññîðíîãî îáìåíà, ïîñêîëüêó íåò îáùåé ñðåäû äëÿ îáìå-
íà ìåæäó ïðîöåññîðàìè;
êàæäûé ïðîöåññîð ìîæåò èñïîëüçîâàòü òîëüêî îãðàíè-
÷åííûé îáúåì ëîêàëüíîãî áàíêà ïàìÿòè.
âñëåäñòâèå ýòîãî òðåáóþòñÿ çíà÷èòåëüíûå óñèëèÿ äëÿ òîãî,
÷òîáû ìàêñèìàëüíî èñïîëüçîâàòü ñèñòåìíûå ðåñóðñû.
Ñèñòåìàìè ñ ðàçäåëüíîé ïàìÿòüþ ÿâëÿþòñÿ ñóïåðêîìïüþòå-
ðû ÌÂÑ-1000, IBM RS/6000 SP, SGI/CRAY T3E, ñèñòåìû ASCI,
Hitachi SR8000, ñèñòåìû Parsytec. Ìàøèíû ïîñëåäíåé ñåðèè
CRAY T3E îò SGI, îñíîâàííûå íà áàçå ïðîöåññîðîâ Dec Alpha
21164 ñ ïèêîâîé ïðîèçâîäèòåëüíîñòüþ 1200 Ìôëîïñ/ñ (CRAY
T3E-1200), ñïîñîáíû ìàñøòàáèðîâàòüñÿ äî 2048 ïðîöåññîðîâ.
Ïðè ðàáîòå ñ MPP-ñèñòåìàìè èñïîëüçóþò Massive Passing
Programming Paradigm — ïàðàäèãìó ïðîãðàììèðîâàíèÿ ñ ïåðå-
äà÷åé äàííûõ (MPI, PVM, BSPlib).
Ãèáðèäíàÿ àðõèòåêòóðà NUMA (nonuniform memory access).
Ãëàâíîé åå îñîáåííîñòüþ ÿâëÿåòñÿ íåîäíîðîäíûé äîñòóï ê ïàìÿòè.
Ãèáðèäíàÿ àðõèòåêòóðà âîïëîùàåò â ñåáå óäîáñòâà ñèñòåì ñ îáùåé
ïàìÿòüþ è îòíîñèòåëüíóþ äåøåâèçíó ñèñòåì ñ ðàçäåëüíîé ïàìÿ-
òüþ, à èìåííî: ïàìÿòü ÿâëÿåòñÿ ôèçè÷åñêè ðàñïðåäåëåííîé ïî
144
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
ðàçëè÷íûì ÷àñòÿì ñèñòåìû, íî ëîãè÷åñêè ðàçäåëÿåìîé, òàê ÷òî
ïîëüçîâàòåëü âèäèò åäèíîå àäðåñíîå ïðîñòðàíñòâî. Ñèñòåìà
ñîñòîèò èç îäíîðîäíûõ áàçîâûõ ìîäóëåé, îáúåäèíåííûõ ñ
ïîìîùüþ âûñîêîñêîðîñòíîãî êîììóòàòîðà. Ïî ñóùåñòâó àðõè-
òåêòóðà NUMA ÿâëÿåòñÿ MPP-àðõèòåêòóðîé, ãäå â êà÷åñòâå
îòäåëüíûõ âû÷èñëèòåëüíûõ ýëåìåíòîâ áåðóòñÿ SMP-óçëû. Âïåð-
âûå èäåþ ãèáðèäíîé àðõèòåêòóðû ïðåäëîæèë Ñ. Âîëëîõ è
âîïëîòèë â ñèñòåìàõ ñåðèè Exemplar. Ôèðìà HP êóïèëà èäåþ
è ðåàëèçîâàëà íà ñóïåðêîìïüþòåðàõ ñåðèè SPP. Èäåþ ïîäõâà-
òèë Ñ. Êðåé è äîáàâèë íîâûé ýëåìåíò — êîãåðåíòíûé êýø,
ñîçäàâ àðõèòåêòóðó cc-NUMA (Cache Coherent Non-Uniform
Memory Access), êîòîðàÿ ðàñøèôðîâûâàåòñÿ êàê «íåîäíîðîä-
íûé äîñòóï ê ïàìÿòè ñ îáåñïå÷åíèåì êîãåðåíòíîñòè êýøåé».
Îí åå ðåàëèçîâàë íà ñèñòåìàõ Origin.
Íàèáîëåå èçâåñòíûìè ñèñòåìàìè àðõèòåêòóðû cc-NUMA
ÿâëÿþòñÿ: HP 9000 V-class â SCA-êîíôèãóðàöèÿõ, SGI Origin3000,
Sun HPC 15000, IBM/Sequent NUMA-Q 2000. Íà íàñòîÿùèé
ìîìåíò ìàêñèìàëüíîå ÷èñëî ïðîöåññîðîâ â cc-NUMA-ñèñòå-
ìàõ ìîæåò ïðåâûøàòü 1000 (ñåðèÿ Origin3000). Îáû÷íî âñÿ
ñèñòåìà ðàáîòàåò ïîä óïðàâëåíèåì åäèíîé ÎÑ, êàê â SMP.
Âîçìîæíû òàêæå âàðèàíòû äèíàìè÷åñêîãî «ïîäðàçäåëåíèÿ»
ñèñòåìû, êîãäà îòäåëüíûå «ðàçäåëû» ñèñòåìû ðàáîòàþò ïîä
óïðàâëåíèåì ðàçíûõ ÎÑ.
PVP-àðõèòåêòóðà (Parallel Vector Process) — ïàðàëëåëüíàÿ àð-
õèòåêòóðà ñ âåêòîðíûìè ïðîöåññîðàìè. Îñíîâíûì ïðèçíàêîì
PVP-ñèñòåì ÿâëÿåòñÿ íàëè÷èå ñïåöèàëüíûõ âåêòîðíî-êîíâåéåð-
íûõ ïðîöåññîðîâ, â êîòîðûõ ïðåäóñìîòðåíû êîìàíäû îäíîòèï-
íîé îáðàáîòêè âåêòîðîâ íåçàâèñèìûõ äàííûõ. Ïîñêîëüêó ïåðå-
äà÷à äàííûõ â âåêòîðíîì ôîðìàòå îñóùåñòâëÿåòñÿ íàìíîãî
áûñòðåå, ÷åì â ñêàëÿðíîì, òî ïðîáëåìà âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó
ïîòîêàìè äàííûõ ïðè ðàñïàðàëëåëèâàíèè ñòàíîâèòñÿ íåñóùå-
ñòâåííîé. È òî, ÷òî ïëîõî ðàñïàðàëëåëèâàåòñÿ íà ñêàëÿðíûõ
ìàøèíàõ, õîðîøî ðàñïàðàëëåëèâàåòñÿ íà âåêòîðíûõ. Òàêèì îá-
ðàçîì, ñèñòåìû PVP-àðõèòåêòóðû ìîãóò ÿâëÿòüñÿ ìàøèíàìè îá-
ùåãî íàçíà÷åíèÿ (general purpose systems). Îäíàêî, ïîñêîëüêó
âåêòîðíûå ïðîöåññîðû âåñüìà äîðîãè, ýòè ìàøèíû âðÿä ëè ñòà-
íóò îáùåäîñòóïíûìè.
Íàèáîëåå ïîïóëÿðíû ñëåäóþùèå 3 ìàøèíû PVP-àðõèòåêòóðû.
145
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 3. Íàóêîâî-òåõíîëîã³÷íà áåçïåêà
CRAY SV-2, SMP-àðõèòåêòóðà [4]. Ïèêîâàÿ ïðîèçâîäè-
òåëüíîñòü ñèñòåìû â ñòàíäàðòíîé êîíôèãóðàöèè ìîæåò ñîñòàâ-
ëÿòü äåñÿòêè òåðàôëîïñ;
NEC SX-6, NUMA-àðõèòåêòóðà [5]. Ïèêîâàÿ ïðîèçâîäè-
òåëüíîñòü ñèñòåìû ìîæåò äîñòèãàòü 8 Òôëîïñ, ïðîèçâîäèòåëü-
íîñòü 1 ïðîöåññîðà ñîñòàâëÿåò 8 Ãôëîïñ, ñèñòåìà ìàñøòàáèðó-
åòñÿ äî 128 óçëîâ;
Fujitsu-VPP5000 (vector parallel processing), MPP-àðõèòåê-
òóðà [6]. Ïðîèçâîäèòåëüíîñòü 1 ïðîöåññîðà ñîñòàâëÿåò 9.6
Ãôëîïñ, ïèêîâàÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ñèñòåìû ìîæåò äîñòè-
ãàòü 1249 Ãôëîïñ, ìàêñèìàëüíàÿ åìêîñòü ïàìÿòè — 8 Òá.
Ñèñòåìà ìàñøòàáèðóåòñÿ äî 512 óçëîâ.
Êëàñòåðíàÿ àðõèòåêòóðà. Êëàñòåð ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé äâà
èëè áîëüøå êîìïüþòåðîâ, ÷àñòî íàçûâàåìûõ óçëàìè, îáúåäè-
íÿåìûõ ïðè ïîìîùè ñåòåâûõ òåõíîëîãèé íà áàçå øèííîé
àðõèòåêòóðû èëè êîììóòàòîðà è ïðåäñòàþùèõ ïåðåä ïîëüçîâà-
òåëÿìè â êà÷åñòâå åäèíîãî èíôîðìàöèîííî-âû÷èñëèòåëüíîãî
ðåñóðñà.  êà÷åñòâå óçëîâ ìîãóò áûòü âûáðàíû ñåðâåðû, ðàáî-
÷èå ñòàíöèè è äàæå îáû÷íûå ïåðñîíàëüíûå êîìïüþòåðû.
Ïðåèìóùåñòâî êëàñòåðèçàöèè äëÿ ïîâûøåíèÿ ðàáîòîñïîñîá-
íîñòè ñòàíîâèòñÿ î÷åâèäíûì â ñëó÷àå ñáîÿ êàêîãî-ëèáî óçëà:
êîãäà äðóãîé óçåë êëàñòåðà ìîæåò âçÿòü íà ñåáÿ íàãðóçêó íå-
èñïðàâíîãî óçëà, è ïîëüçîâàòåëè íå çàìåòÿò ïðåðûâàíèÿ â
äîñòóïå. Âîçìîæíîñòè ìàñøòàáèðóåìîñòè êëàñòåðîâ ïîçâîëÿ-
þò ìíîãîêðàòíî óâåëè÷èâàòü ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ïðèëîæåíèé
äëÿ áîëüøåãî ÷èñëà ïîëüçîâàòåëåé òåõíîëîãèé Fast/Gigabit
Ethernet [7], Myrinet [8]. Òàêèå ñóïåðêîìïüþòåðíûå ñèñòåìû
ÿâëÿþòñÿ ñàìûìè äåøåâûìè, ïîñêîëüêó ñîáèðàþòñÿ íà áàçå
ñòàíäàðòíûõ êîìïëåêòóþùèõ ýëåìåíòîâ ïðîöåññîðîâ, êîììó-
òàòîðîâ, äèñêîâ è âíåøíèõ óñòðîéñòâ. Êëàñòåðèçàöèÿ ìîæåò
áûòü îñóùåñòâëåíà íà ðàçíûõ óðîâíÿõ êîìïüþòåðíîé ñèñòå-
ìû, âêëþ÷àÿ àïïàðàòíîå îáåñïå÷åíèå, îïåðàöèîííûå ñèñòåìû,
ïðîãðàììû-óòèëèòû, ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ è ïðèëîæåíèÿ. Âà-
ðèèðîâàíèå ïîñòðîåíèÿ êëàñòåðà, âûáîð íàáîðà ýëåìåíòîâ ïîçâî-
ëÿåò ñóùåñòâåííî èçìåíÿòü åãî ñòîèìîñòü, à òàêæå äîñòóïíîñòü
êîìïëåêòóþùèõ.
Î÷åâèäíî, ÷òî ðàçðàáîòêà êëàñòåðîâ ÿâëÿåòñÿ ñëîæíûì ïðî-
öåññîì, òðåáóþùèì ñîãëàñîâàíèé òàêèõ âîïðîñîâ êàê èíñòàë-
146
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
ëÿöèÿ, ýêñïëóàòàöèÿ è îäíîâðåìåííîå óïðàâëåíèå áîëüøèì
÷èñëîì êîìïüþòåðîâ, òåõíè÷åñêèå òðåáîâàíèÿ ïàðàëëåëüíîãî
è âûñîêîïðîèçâîäèòåëüíîãî äîñòóïà ê îäíîìó è òîìó æå ñè-
ñòåìíîìó ôàéëó (èëè ôàéëàì) è ìåæïðîöåññîðíàÿ ñâÿçü ìåæäó
óçëàìè è êîîðäèíàöèÿ ðàáîòû â ïàðàëëåëüíîì ðåæèìå. Ýòè
ïðîáëåìû ïðîùå âñåãî ðåøàþòñÿ ïðè îáåñïå÷åíèè åäèíîãî
îáðàçà îïåðàöèîííîé ñèñòåìû äëÿ âñåãî êëàñòåðà. Îäíàêî
ðåàëèçîâàòü ïîäîáíóþ ñõåìó óäà¸òñÿ äàëåêî íå âñåãäà è îáû÷-
íî îíà ïðèìåíÿåòñÿ ëèøü äëÿ íå ñëèøêîì áîëüøèõ ñèñòåì.
Ïðè ýòîì ñëåäóåò ñîãëàñèòüñÿ ñ [2], ÷òî àðõèòåêòóðà êëàñòåðíîé
ñèñòåìû â áîëüøåé ñòåïåíè îïðåäåëÿåò åå ïðîèçâîäèòåëüíîñòü,
÷åì òèï èñïîëüçóåìûõ â íåé ïðîöåññîðîâ. Êðèòè÷åñêèì ïàðàìåò-
ðîì, âëèÿþùèì íà âåëè÷èíó ïðîèçâîäèòåëüíîñòè òàêîé ñèñòåìû,
ÿâëÿåòñÿ ðàññòîÿíèå ìåæäó ïðîöåññîðàìè. Òàê, ñîåäèíèâ âìåñòå 10
ïåðñîíàëüíûõ êîìïüþòåðîâ, ìû ïîëó÷èì ñèñòåìó äëÿ ïðîâåäåíèÿ
âûñîêîïðîèçâîäèòåëüíûõ âû÷èñëåíèé, ïðîáëåìà, îäíàêî, áóäåò
ñîñòîÿòü â íàõîæäåíèè íàèáîëåå ýôôåêòèâíîãî ñïîñîáà ñîåäèíå-
íèÿ èõ äðóã ñ äðóãîì, ïîñêîëüêó ïðè óâåëè÷åíèè ïðîèçâîäèòåëü-
íîñòè êàæäîãî ïðîöåññîðà â 10 ðàç ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ñèñòåìû
â öåëîì â 10 ðàç íå óâåëè÷èòñÿ.  ÷àñòíîñòè, ìîæåò îêàçàòüñÿ [2]
áîëåå ðåíòàáåëüíûì ñîçäàòü ñèñòåìó èç áîëüøåãî ÷èñëà äåøåâûõ
êîìïüþòåðîâ, ÷åì èç ìåíüøåãî ÷èñëà äîðîãèõ.
 êëàñòåðàõ, êàê ïðàâèëî, èñïîëüçóþòñÿ ñòàíäàðòíûå îïåðà-
öèîííûå ñèñòåìû, ÷àùå âñåãî, ñâîáîäíî ðàñïðîñòðàíÿåìûå —
Linux [9], FreeBSD [10], âìåñòå ñî ñïåöèàëüíûìè ñðåäñòâàìè
ïîääåðæêè ïàðàëëåëüíîãî ïðîãðàììèðîâàíèÿ è áàëàíñèðîâêè
íàãðóçêè.
Ïðèíöèïû ïîñòðîåíèÿ êîììóíèêàöèîííûõ ñðåä [3]. Â ïîñëå-
äíåå âðåìÿ, èñõîäÿ èç ïðîèçâîäèòåëüíîñòè è ñêîðîñòè ïåðå-
äà÷è äàííûõ, à òàêæå èç ñòîèìîñòè íåîáõîäèìîãî îáîðóäîâà-
íèÿ, ó÷åòà ñâîéñòâ ìàñøòàáèðóåìîñòè è äðóãèõ ïàðàìåòðîâ
ïðè ñîçäàíèè ìíîãîïðîöåññîðíûõ âû÷èñëèòåëüíûõ ñèñòåì ÷àñòî
èñïîëüçóþòñÿ òåõíîëîãèÿì SCI, Myrinet èëè Raceway.
Òåõíîëîãèÿ Myrinet îñíîâàíà íà èñïîëüçîâàíèè ìíîãîïîðòîâûõ
êîììóòàòîðîâ ïðè îãðàíè÷åííûõ íåñêîëüêèìè ìåòðàìè äëèíàõ
ñâÿçåé óçëîâ ñ ïîðòàìè êîììóòàòîðà. Óçëû â Myrinet ñîåäèíÿþòñÿ
äðóã ñ äðóãîì ÷åðåç êîììóòàòîð (äî 16 ïîðòîâ). Êàê êîììóòèðó-
åìàÿ ñåòü, àíàëîãè÷íàÿ ïî ñòðóêòóðå ñåãìåíòàì Ethernet, ñîåäèíåí-
147
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 3. Íàóêîâî-òåõíîëîã³÷íà áåçïåêà
íûì ñ ïîìîùüþ êîììóòàòîðîâ, Myrinet ìîæåò îäíîâðåìåííî
ïåðåäàâàòü íåñêîëüêî ïàêåòîâ, êàæäûé èç êîòîðûõ èäåò ñî ñêîðî-
ñòüþ, áëèçêîé ê 2 Ãáèò/ñ.  îòëè÷èå îò íåêîììóòèðîâàííûõ
Ethernet è FDDI-ñåòåé ñîâîêóïíàÿ ïðîïóñêíàÿ ñïîñîáíîñòü
ñåòè Myrinet âîçðàñòàåò ñ óâåëè÷åíèåì êîëè÷åñòâà ìàøèí.
Myrinet ÷àùå âñåãî èñïîëüçóþò êàê ëîêàëüíóþ ñåòü (LAN)
ñðàâíèòåëüíî íåáîëüøîãî ðàçìåðà, ñâÿçûâàÿ âìåñòå êîìïüþòå-
ðû âíóòðè êîìíàòû èëè çäàíèÿ. Èç-çà ñâîåé âûñîêîé ñêîðî-
ñòè, ìàëîãî âðåìåíè çàäåðæêè, ïðÿìîé êîììóòàöèè è óìåðåí-
íîé ñòîèìîñòè, Myrinet îñîáåííî ïîïóëÿðåí äëÿ îáúåäèíåíèÿ
êîìïüþòåðîâ â êëàñòåðû. Myrinet òàêæå èñïîëüçóåòñÿ êàê ñè-
ñòåìíàÿ ñåòü (System Area Network, SAN), êîòîðàÿ ìîæåò îáúå-
äèíÿòü êîìïüþòåðû â êëàñòåð âíóòðè ñòîéêè ñ òîé æå ïðîèç-
âîäèòåëüíîñòüþ, íî ñ áîëåå íèçêîé ñòîèìîñòüþ, ÷åì Myrinet
LAN. Ïàêåòû Myrinet ìîãóò èìåòü ëþáóþ äëèíó è ìîãóò âêëþ-
÷àòü äðóãèå òèïû ïàêåòîâ, âêëþ÷àÿ IP-ïàêåòû.
Myrinet ÿâëÿåòñÿ îòêðûòûì ñòàíäàðòîì, êîìïàíèÿ Myricom
ïðåäëàãàåò øèðîêèé âûáîð ñåòåâîãî îáîðóäîâàíèÿ ïî ñðàâíè-
òåëüíî íåâûñîêèì öåíàì. Ðåàëèçîâàíà ïðîãðàììíàÿ ïîääåðæ-
êà äðàéâåðîâ äëÿ Linux (Alpha, x86, PowerPC, UltraSPARC),
Windows NT (x86), Solaris (x86, UltraSPARC) è Tru64 UNIX.
Êîììóíèêàöèîííàÿ ñðåäà Raceway îáåñïå÷èâàåò ïðîïóñê-
íóþ ñïîñîáíîñòü íà óðîâíå 1 Ãáàéò/ñ; ñîçäàåòñÿ ñ ïîìîùüþ
êîììóòàòîðà Cypress è ñîîòâåòñòâóþùèõ ñåòåâûõ àäàïòåðîâ.
Êîììóòàòîð èìååò 6 ïîðòîâ, ïðîïóñêíàÿ ñïîñîáíîñòü êàæäîãî
ïîðòà ñîñòàâëÿåò 160 Ìáàéò/ñ. Ñòðóêòóðû âû÷èñëèòåëüíûõ
ñèñòåì, ñîçäàâàåìûõ ïðè ïîìîùè Raceway, àíàëîãè÷íû òåì,
êîòîðûå ïðèìåíÿþòñÿ ïðè èñïîëüçîâàíèÿ Myrinet èëè êîììó-
òàòîðîâ è àäàïòåðîâ SCI. Ðàçíèöà çàêëþ÷àåòñÿ â êîëè÷åñòâå
ïîðòîâ êîììóòàòîðîâ, ôîðìàòàõ ïåðåäàâàåìûõ ïàêåòîâ è â
ïðîòîêîëàõ. Raceway ïðèíÿòà â êà÷åñòâå ñòàíäàðòà ANSI/VINA
5-1994.
Òðåáîâàíèÿ ê ìíîãîïðîöåññîðíûì âû÷èñëèòåëüíûì ñèñòåìàì [3].
Îòíîøåíèå ñòîèìîñòü/ïðîèçâîäèòåëüíîñòü. Äîáèòüñÿ ïîâûøå-
íèÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòè â ÌÂÑ òÿæåëåå, ÷åì ïðîèçâåñòè ìàñø-
òàáèðîâàíèå âíóòðè óçëà. Îñíîâíûì áàðüåðîì ÿâëÿåòñÿ
îðãàíèçàöèè ýôôåêòèâíûõ ìåæóçëîâûõ ñâÿçåé. Êîììóíèêà-
öèè ìåæäó óçëàìè, äîëæíû áûòü óñòîé÷èâû ê áîëüøèì çàäåð-
148
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
æêàì ïðîãðàììíî ïîääåðæèâàåìîé êîãåðåíòíîñòè. Ïðèëîæå-
íèÿ ñ áîëüøèì êîëè÷åñòâîì âçàèìîäåéñòâóþùèõ ïðîöåññîâ
ðàáîòàþò ëó÷øå íà îñíîâå SMP-óçëîâ, â êîòîðûõ êîììóíèêà-
öèîííûå ñâÿçè áîëåå áûñòðûå. Â êëàñòåðàõ, êàê è â ÌÐÐ-
ñèñòåìàõ, ìàñøòàáèðîâàíèå ïðèëîæåíèé áîëåå ýôôåêòèâíî ïðè
óìåíüøåíèè îáúåìà êîììóíèêàöèé ìåæäó ïðîöåññàìè, ðàáî-
òàþùèìè â ðàçíûõ óçëàõ. Ýòî îáû÷íî äîñòèãàåòñÿ ïóòåì ðàç-
áèåíèÿ äàííûõ.
Èìåííî òàêîé ïîäõîä èñïîëüçóåòñÿ â íàèáîëåå èçâåñòíîì ïðè-
ëîæåíèè íà îñíîâå êëàñòåðîâ OPS (Oracle Parallel Server).
Ìàñøòàáèðóåìîñòü. Âîçìîæíîñòü ìàñøòàáèðîâàíèÿ ñèñòåìû
îïðåäåëÿåòñÿ íå òîëüêî àðõèòåêòóðîé àïïàðàòíûõ ñðåäñòâ, íî
çàâèñèò îò ïðîãðàììíîãî îáåñïå÷åíèÿ. Åãî ìàñøòàáèðóåìîñòü
çàòðàãèâàåò âñå óðîâíè îò ïðîñòûõ ìåõàíèçìîâ ïåðåäà÷è ñîîá-
ùåíèé äî ðàáîòû ñ òàêèìè ñëîæíûìè îáúåêòàìè êàê ìîíèòîðû
òðàíçàêöèé è âñÿ ñðåäà ïðèêëàäíîé ñèñòåìû.  ÷àñòíîñòè,
ïðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèå äîëæíî ìèíèìèçèðîâàòü òðàôèê
ìåæïðîöåññîðíîãî îáìåíà, êîòîðûé ìîæåò ïðåïÿòñòâîâàòü ëè-
íåéíîìó ðîñòó ïðîèçâîäèòåëüíîñòè ñèñòåìû. Â ýòîì ñìûñëå,
àïïàðàòíûå ñðåäñòâà ÿâëÿþòñÿ òîëüêî ÷àñòüþ ìàñøòàáèðóåìîé
àðõèòåêòóðû è ïðîñòîé ïåðåõîä íà áîëåå ìîùíûé ïðîöåññîð
ìîæåò ïðèâåñòè ê ïåðåãðóçêå äðóãèõ êîìïîíåíòîâ ñèñòåìû.
Âîçìîæíîñòü ìàñøòàáèðîâàíèÿ, íàïðèìåð, êëàñòåðà îãðà-
íè÷åíà çíà÷åíèåì îòíîøåíèÿ ñêîðîñòè ïðîöåññîðà ê ñêîðîñòè
ñâÿçè, êîòîðîå íå äîëæíî áûòü ñëèøêîì áîëüøèì, õîòÿ,
ïîñëåäíèå 10 ëåò ïîêàçûâàþò, ÷òî ðàçðûâ ïî ñêîðîñòè ìåæäó
íèìè âñå óâåëè÷èâàåòñÿ. Äîáàâëåíèå êàæäîãî íîâîãî ïðîöåñ-
ñîðà â äåéñòâèòåëüíî ìàñøòàáèðóåìîé ñèñòåìå äîëæíî äàâàòü
ïðîãíîçèðóåìîå óâåëè÷åíèå ïðîèçâîäèòåëüíîñòè è ïðîïóñê-
íîé ñïîñîáíîñòè ïðè ïðèåìëåìûõ çàòðàòàõ. Òåì ñàìûì, îäíîé
èç îñíîâíûõ çàäà÷ ïðè ïîñòðîåíèè ìàñøòàáèðóåìûõ ñèñòåì ÿâëÿ-
åòñÿ ìèíèìèçàöèÿ ñòîèìîñòè ðàñøèðåíèÿ êîìïüþòåðà è óïðîùå-
íèå ïëàíèðîâàíèÿ.  äåéñòâèòåëüíîñòè ðåàëüíîå óâåëè÷åíèå ïðî-
èçâîäèòåëüíîñòè òðóäíî îöåíèòü çàðàíåå, ïîñêîëüêó îíî â
çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè çàâèñèò îò ïðèêëàäíûõ çàäà÷. Äðóãèìè ñëî-
âàìè ïîëó÷àåì, ÷òî äåéñòâèòåëüíî ìàñøòàáèðóåìàÿ ñèñòåìà äîëæíà
áûòü ñáàëàíñèðîâàíà ïî âñåì ïàðàìåòðàì — ñòîèìîñòü, ïðîèçâîäè-
òåëüíîñòü, ðåøàåìûå ïðèêëàäíûå çàäà÷è.
149
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 3. Íàóêîâî-òåõíîëîã³÷íà áåçïåêà
Ñóïåðêîìïüþòåðû Cray Research è âûñîêîïðîèçâîäèòåëü-
íûå ìåéíôðåéìû IBM îòíîñÿòñÿ ê íàèáîëåå äîðîãèì êàòåãî-
ðèÿì êîìïüþòåðîâ. Êðàéíèì ïðèìåðîì, ãäå ïðîèçâîäèòåëü-
íîñòü ïðèíåñåíà â æåðòâó äëÿ äîñòèæåíèÿ íèçêîé ñòîèìîñòè,
ÿâëÿþòñÿ ïåðñîíàëüíûå êîìïüþòåðû IBM PC. Ìåæäó ýòèìè
äâóìÿ ãðàíèöàìè íàõîäÿòñÿ èíûå êîíñòðóêöèè, îñíîâàííûå
íà áàëàíñå ñòîèìîñòè è ïðîèçâîäèòåëüíîñòè, êîò îðûé ó÷èòû-
âàåò è òðåáîâàíèÿ, ñëåäóþùèå èç çàäà÷, ðåøàåìûõ ñ ïîìîùüþ
ÌÂÑ — íàó÷íûõ, ýêîíîìè÷åñêèõ è ò.ï., íåïîñðåäñòâåííî
âëèÿþùèõ íà åå àðõèòåêòóðó.
Ñîâìåñòèìîñòü è ìîáèëüíîñòü ïðîãðàììíîãî îáåñïå÷åíèÿ. Â
íàñòîÿùåå âðåìÿ îäíîé èç òåíäåíöèé èíôîðìàöèîííûõ òåõíî-
ëîãèé ÿâëÿåòñÿ îðèåíòàöèÿ íà ðûíîê ïðèêëàäíûõ ïðîãðàììíûõ
ñðåäñòâ, òàê êàê äëÿ êîíå÷íîãî ïîëüçîâàòåëÿ, â êîíöå êîíöîâ,
âàæíî ïðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèå, ïîçâîëÿþùåå ðåøèòü åãî çà-
äà÷è, à íå âûáîð òîé èëè èíîé àïïàðàòíîé ïëàòôîðìû. Ïåðå-
õîä ê íåîäíîðîäíûì ñåòÿì êîìïüþòåðîâ â êîðíå èçìåíèë è
òî÷êó çðåíèÿ íà ñàìó ñåòü — îíà ïðåâðàòèëàñü â ñðåäñòâî èí-
òåãðàöèè îòäåëüíûõ ðàñïðåäåëåííûõ ðåñóðñîâ, êàæäûé èç êîòî-
ðûõ ñîîòâåòñòâóåò òðåáîâàíèÿì êîíêðåòíîé ïðèêëàäíîé çàäà÷è.
Ýòîò ïåðåõîä âûäâèíóë ðÿä íîâûõ òðåáîâàíèé.
Ïðåæäå âñåãî, òàêàÿ âû÷èñëèòåëüíàÿ ñðåäà äîëæíà ïîçâîëÿòü
ãèáêî ìåíÿòü êîëè÷åñòâî è ñîñòàâ àïïàðàòíûõ ñðåäñòâ è ïðî-
ãðàììíîãî îáåñïå÷åíèÿ â ñîîòâåòñòâèè ñ ìåíÿþùèìèñÿ òðåáîâà-
íèÿìè ðåøàåìûõ çàäà÷. Âî-âòîðûõ, îíà äîëæíà îáåñïå÷èâàòü
âîçìîæíîñòü çàïóñêà îäíèõ è òåõ æå ïðîãðàììíûõ ñèñòåì íà
ðàçëè÷íûõ àïïàðàòíûõ ïëàòôîðìàõ. Â-òðåòüèõ, ýòà ñðåäà äîëæíà
ãàðàíòèðîâàòü âîçìîæíîñòü ïðèìåíåíèÿ îäíèõ è òåõ æå ÷åëîâå-
êî-ìàøèííûõ èíòåðôåéñîâ íà âñåõ êîìïüþòåðàõ, âõîäÿùèõ â
íåîäíîðîäíóþ ñåòü. Ýòî ïðèâåëî ê ñîçäàíèþ ñîâîêóïíîñòè (îò-
êðûòûõ) ñòàíäàðòîâ íà êîìïîíåíòû âû÷èñëèòåëüíîé ñðåäû äëÿ
îáåñïå÷åíèÿ ìîáèëüíîñòè ïðîãðàììíûõ ñðåäñòâ â ðàìêàõ íåî-
äíîðîäíîé, ðàñïðåäåëåííîé âû÷èñëèòåëüíîé ñèñòåìû. Îäíèì èç
âàðèàíòîâ ìîäåëåé îòêðûòîé ñðåäû ÿâëÿåòñÿ ìîäåëü OSE (Open
System Environment), ïðåäëîæåííàÿ êîìèòåòîì IEEE POSIX.
Íàäåæíîñòü è îòêàçîóñòîé÷èâîñòü ÌÂÑ. Ãëàâíîé öåëüþ
ÿâëÿåòñÿ öåëîñòíîñòü õðàíèìûõ è îáðàáàòûâàåìûõ äàííûõ.
Ïîâûøåíèå íàäåæíîñòè îñíîâàíî íà ïðèìåíåíèè ñõåì è êîì-
150
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
ïîíåíòîâ ñ âûñîêîé è ñâåðõâûñîêîé ñòåïåíüþ èíòåãðàöèè,
ñíèæåíèè óðîâíÿ ïîìåõ, îáåñïå÷åíèè îáëåã÷åííûõ, â òîì ÷èñëå
òåïëîâûõ, ðåæèìîâ ðàáîòû àïïàðàòóðû. Íàäåæíîñòü îòíîñèòñÿ
è ê èñïîëüçóåìîìó ïðîãðàììíîìó îáåñïå÷åíèþ, êîòîðîå äîëæ-
íî ïîçâîëÿòü îðãàíèçîâàòü ýôôåêòèâíóþ ñëóæáó ñîïðîâîæäå-
íèÿ è ìîíèòîðèíãà ðåøåíèé.
Ïîâûøåíèå íàäåæíîñòè è îòêàçîóñòîé÷èâîñòè òàê èëè èíà÷å
ïðåäïîëàãàåò íàëè÷èå èçáûòî÷íîãî àïïàðàòíîãî è ïðîãðàìì-
íîãî îáåñïå÷åíèÿ. Çäåñü âïðÿìóþ âûðàæåíû êîíöåïöèè ïà-
ðàëëåëüíîñòè âû÷èñëèòåëüíûõ ñèñòåì, íà êîòîðûõ äîñòèãàåòñÿ
êàê íàèáîëåå âûñîêàÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü, òàê è, âî ìíîãèõ
ñëó÷àÿõ, î÷åíü âûñîêàÿ íàäåæíîñòü. Èìåþùèåñÿ ðåñóðñû èç-
áûòî÷íîñòè â ïàðàëëåëüíûõ ñèñòåìàõ ìîãóò èñïîëüçîâàòüñÿ êàê
äëÿ ïîâûøåíèÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòè, òàê è äëÿ ïîâûøåíèÿ
íàäåæíîñòè.  òî æå âðåìÿ ýòà èçáûòî÷íîñòü âåäåò ê óâåëè÷å-
íèþ, ïðåæäå âñåãî, ýêñïëóàòàöèîííûõ ýíåðãåòè÷åñêèõ çàòðàò,
êîòîðûå âåñüìà çíà÷èòåëüíû äëÿ ÌÂÑ è èõ ñíèæåíèå — îäíà
èç êëþ÷åâûõ çàäà÷ ýôôåêòèâíîé ðàáîòû ñèñòåìû.
Êëàñòåðû ÿâëÿþòñÿ, ïîæàëóé, îïòèìàëüíîé ñõåìîé ïîâû-
øåíèÿ íàä¸æíîñòè — áëàãîäàðÿ åäèíîìó ïðåäñòàâëåíèþ, îò-
äåëüíûå óçëû èëè êîìïîíåíòû êëàñòåðà ìîãóò ïîäìåíÿòü ýëå-
ìåíòû, îáåñïå÷èâàÿ íåïðåðûâíîñòü è áåçîòêàçíóþ ðàáîòó.
Òàêèì îáðàçîì, îñíîâíûå òðåáîâàíèÿ ê ÌÂÑ îáðàçóþòñÿ
èñõîäÿ èç ïîòðåáíîñòåé ðåøàåìûõ íà íèõ ïðèêëàäíûõ çàäà÷,
à òàêæå âêëþ÷àþò îáùèå äëÿ âñåõ òðåáîâàíèÿ ìàñøòàáèðóåìî-
ñòè, íàäåæíîñòè, ñîîòíîøåíèÿ ñòîèìîñòè/ïðîèçâîäèòåëüíî-
ñòè. Ê ýòèì òðåáîâàíèÿì ñëåäóåò äîáàâèòü ýêñïëóàòàöèîííûå
òðåáîâàíèÿ, âûòåêàþùèå èç çíà÷èòåëüíûõ ýíåðãîçàòðàò ÌÂÑ
â ïðîöåññå èõ ôóíêöèîíèðîâàíèÿ. Ïîñëåäíèå òàêæå îáóñëîâ-
ëåíû èçâåñòíûìè ïðîáëåìàìè ìîíèòîðèíãà è âîññòàíîâëåíèÿ
âû÷èñëèòåëüíîãî ïðîöåññà, â ÷àñòíîñòè, â ñèòóàöèÿõ, êîãäà ñèñ-
òåìà ðåøàëè çàäà÷ó â òå÷åíèå äëèòåëüíîãî ïðîìåæóòêà âðåìåíè è
òðåáóåò çíà÷èòåëüíûõ âðåìåííûõ çàòðàò äëÿ ñîõðàíåíèÿ «ñëåïêà»
åå ñîñòîÿíèÿ â ñèòóàöèè îñòàíîâà, âûçâàííîãî àâàðèéíûìè èëè
èíûìè îáñòîÿòåëüñòâàìè. Òàêàÿ ñèòóàöèÿ ïîìèìî âû÷èñëèòåëüíûõ
ïðîáëåì, çàòðàò âðåìåíè íåèçáåæíî âåäåò è ê ïðîñòîìó âûáðàñû-
âàíèþ ñðåäñòâ, çàòðà÷åííûõ íà ðàáîòó âû÷èñëèòåëüíîãî êîìïëåêñà
â ñëó÷àå ïîâòîðíîãî çàïóñêà âû÷èñëåíèé.
151
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 3. Íàóêîâî-òåõíîëîã³÷íà áåçïåêà
Ýòè è áëèçêèå ïðîáëåìû ðàññìàòðèâàþòñÿ â ðàìêàõ íàïðàâ-
ëåíèÿ «çåëåíûõ» âû÷èñëåíèé. Îñòàíîâèìñÿ íà èõ îáùåé õà-
ðàêòåðèñòèêå.
«Çåëåíûå âû÷èñëåíèÿ».  ñòðåìëåíèè ê ïîâûøåíèþ ïðîèçâî-
äèòåëüíîñòè ñîçäàòåëè ñóïåðêîìïüþòåðîâ èãíîðèðóþò ïîáî÷-
íûå ýôôåêòû â âèäå ÷ðåçìåðíîãî ýíåðãîïîòðåáëåíèÿ è íåîáõî-
äèìîñòè äîïîëíèòåëüíîãî îòâîäà òåïëà, ÷òî âëå÷åò çà ñîáîé
îãðàíè÷åíèå ýòîé ñàìîé ïðîèçâîäèòåëüíîñòè [11]. C 1992 ãîäà
ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ñóïåðêîìïüþòåðîâ âûðîñëà â 10 òûñ. ðàç,
õîòÿ â ïåðåñ÷åòå íà åäèíèöó ïîòðåáëÿåìîé ìîùíîñòè çà òî æå
ñàìîå âðåìÿ îíà óâåëè÷èëàñü ëèøü â 300 ðàç, à â ïåðåñ÷åòå íà
åäèíèöó çàíèìàåìîé ïëîùàäè — â 65 ðàç. Â ðåçóëüòàòå ïðèõî-
äèòñÿ ñòðîèòü íîâûå ìàøèííûå çàëû, à òî è íîâûå çäàíèÿ.
Íàïðèìåð, ïîòðåáëÿåìàÿ ìîùíîñòü íàèáîëåå ïðîèçâîäèòåëü-
íûõ ñóïåðêîìïüþòåðîâ èç ñïèñêà Top500 [12] äîñòèãàåò 10
ìåãàâàòò [11]. Ýòîãî äîñòàòî÷íî, ÷òîáû ïîääåðæèâàòü æèçíåäå-
ÿòåëüíîñòü ãîðîäà ñ íàñåëåíèåì â 40 òûñ. ÷åëîâåê. È ýòî íå-
ñìîòðÿ íà òî, ÷òî ñèñòåìû ñòðîÿòñÿ èç êîìïîíåíòîâ ñ íèçêèì
ýíåðãîïîòðåáëåíèåì, îáùàÿ ïîòðåáëÿåìàÿ ìîùíîñòü âñå ðàâíî
èçìåðÿåòñÿ ìåãàâàòòàìè. Ñòîèìîñòü ýêñïëóàòàöèè êîìïüþòå-
ðîâ â ïåðåñ÷åòå íà ìåãàâàòò ïîòðåáëÿåìîé ìîùíîñòè ñîñòàâëÿ-
åò îò 200 òûñ. äî 1,2 ìëí äîëë. â ãîä òîæå âåñüìà ñóùåñòâåííà.
Òåì ñàìûì, ïîòðåáëÿåìàÿ ìîùíîñòü ñòàëà ôàêòîðîì, ïðèâåä-
øèì ê ïåðåîñìûñëèâàíèþ àðõèòåêòóðû ÌÂÑ.
Ïåðâûì äîñòóïíûì ñóïåðêîìïüþòåðîì ñ ýôôåêòèâíûì ýíåðãî-
ïîòðåáëåíèåì ñòàë Green Destiny (2002 ã., Ëîñ-Àëàìîñ), êîòîðûé
ïðåäñòàâëÿë ñîáîé 240-ïðîöåññîðíûé êëàñòåð è çàíèìàë îêîëî 0,5
êâ. ì. Ïðè áåçäèñêîâîé çàãðóçêå [13, 14] åãî ïîòðåáëÿåìàÿ ìîù-
íîñòü ñîñòàâëÿëà 3,2 êÂò. Ñ ðåéòèíãîì Linpack [15] â 101 GFLOPS
ìàøèíà õîòÿ è çàíèìàëà íà òîò ìîìåíò 393-þ ñòðî÷êó â ðåéòèíãå
Top500, íî ïðèâëåêëà ê ñåáå øèðîêîå âíèìàíèå. Ìîæíî ñêàçàòü,
÷òî îíà ñòàëà ïåðâûì ñóùåñòâåííûì ïðèìåðîì è ñòèìóëîì ñíèæå-
íèÿ ýíåðãîïîòðåáëåíèÿ, â ÷åì-òî âìåñòå ñ ïðîãðàììîé ÑØÀ Energy
Star [16] èíèöèèðîâàâ íàçâàíèå «çåëåíûõ âû÷èñëåíèé».  òî æå
âðåìÿ, ïàðàìåòðû ÷èñòîé ïðîèçâîäèòåëüíîñòè, õîòÿ è îêàçàëè ñó-
ùåñòâåííîå âëèÿíèå íà êîíñòðóêöèþ ñîâðåìåííûõ âûñîêîïðîèçâî-
äèòåëüíûõ êîìïüþòåðíûõ ñèñòåì, íå èìåþò íèêàêîãî îòíîøåíèÿ ê
ýíåðãåòè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè, ÷òî ïðèâåëî ê çàäà÷å âûðàáîòêè
152
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
íîâûõ ïàðàìåòðîâ ñðàâíåíèÿ ÌÂÑ è èõ ñðàâíåíèÿ êàê ïî ïðî-
èçâîäèòåëüíîñòè, òàê è ïî ýôôåêòèâíîñòè èõ ýíåðãîïîòðåáëå-
íèÿ — ôîðìèðîâàíèå ðåéòèíãîâ Green500 [17] è Òîð500.
 [18] ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû ñðàâíåíèÿ ðåéòèíãîâ
Green500 è Top500 âîñüìè ñóïåðêîìïüþòåðîâ, îöåíêè èõ ïðî-
èçâîäèòåëüíîñòè è ìàêñèìàëüíîãî ýíåðãîïîòðåáëåíèÿ, à òàêæå
çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ, îòðàæàþùèõ ñîîòíîøåíèå ïðîèçâîäè-
òåëüíîñòè ê ïèêîâîé ïîòðåáëÿåìîé ìîùíîñòè (ýôôåêòèâíîñòü
ìàêñèìàëüíîãî ýíåðãîïîòðåáëåíèÿ) è ðåçóëüòàòû âûïîëíåíèÿ
òåñòîâ Linpack (ýôôåêòèâíîñòü ñðåäíåãî ýíåðãîïîòðåáëåíèÿ).
Íåñìîòðÿ íà ïðèâåäåííûå îöåíêè, âîïðîñ îöåíèâàíèÿ è
ñðàâíåíèÿ ÌÂÑ â öåëîì îñòàåòñÿ íåîäíîçíà÷íûì. Ýòî ñâÿçà-
íî, â ÷àñòíîñòè, ñ ðàçëè÷íûìè ñèñòåìàìè è òåñòàìè èçìåðå-
íèÿ — ïîâñåìåñòíî ïðèíÿòîé, íåñìîòðÿ íà îòìå÷àåìûå åå
íåäîñòàòêè, ÷èñòî «ïðîèçâîäèòåëüíîé» õàðàêòåðèñòèêîé Linpack,
òåñòû SPEChpc [19] è HPC Challenge [20], è äðóãèå, ðàñøèðÿ-
þùèå ìåòîäîëîãèþ Green500. Ïîìèìî ýòîãî âîçíèêàþò âîï-
ðîñû îöåíêè ñóììàðíûõ ìîùíîñòåé ðàçëè÷íûõ ñèñòåìíûõ
óçëîâ, ñèñòåì îõëàæäåíèÿ è ò.ä., êîòîðûå â öåëîì ïîçâîëÿþò
áîëåå òî÷íî îïðåäåëèòü îïåðàöèîííûå ðàñõîäû â ñâÿçè ñ íà-
äåæíîñòüþ ñèñòåì, åæåãîäíûå çàòðàòû íà ïîòðåáëÿåìóþ ýëåê-
òðîýíåðãèþ êîòîðûõ ïðèáëèæàþòñÿ ê çàòðàòàì íà çàêóïêó ñàìèõ
ñóïåðêîìïüþòåðîâ.
Åñòü äîñòàòî÷íî èçâåñòíûõ ñïîñîáîâ [21] ñíèçèòü ïîòðåáëåíèå
ýëåêòðîýíåðãèè öåíòðàìè îáðàáîòêè äàííûõ (ÖÎÄ) è íàñòîëüíû-
ìè ÏÊ — îáåñòî÷èâàíèå íåèñïîëüçóåìîãî îáîðóäîâàíèÿ, óïðàâëå-
íèå ïèòàíèåì ñ ïîìîùüþ ôóíêöèé îïåðàöèîííûõ ñèñòåì è àï-
ïàðàòóðû, äåäóïëèêàöèÿ äàííûõ è ò.ä. Ðåãóëèðîâàíèå ìîùíîñòè
ïðîöåññîðîâ áûëî ðåàëèçîâàíî åùå â íà÷àëå íûíåøíåãî äåñÿòèëå-
òèÿ, íî íà ïðàêòèêå ïðèìåíÿåòñÿ íå÷àñòî, ÷òî, âîçìîæíî, ñâÿçàíî
ñ ïîääåðæêîé ýòîé òåõíîëîãèè íà óðîâíå àïïàðàòóðû è îïåðàöè-
îííîé ñèñòåìû. Íî ðåãóëèðîâàíèå ìîùíîñòè ïðîöåññîðîâ ïîçâî-
ëÿåò ñýêîíîìèòü 14% ýíåðãèè, à âëîæåííûå ñðåäñòâà äàþò íàè-
áîëüøèé äîõîä. Êàê ïîêàçàëî èññëåäîâàíèå êîìïàíèè Enterprise
Management Associates, âèðòóàëèçàöèÿ ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå ïîïóëÿð-
íîé òåõíîëîãèåé «çåëåíûõ» ÈÒ. Ïðîåêòû êîíñîëèäàöèè ÖÎÄ ñ
ïðèìåíåíèåì òåõíîëîãèè ãèïåðâèçîðà ïðîèçâîäñòâà VMware,
Microsoft, Citrix Systems, Red Hat, Novell èëè Xen óæå ïîêàçàëè
153
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 3. Íàóêîâî-òåõíîëîã³÷íà áåçïåêà
âîçìîæíîñòè ýêîíîìèè íà îáîðóäîâàíèè è ïîâûøåíèÿ ýô-
ôåêòèâíîñòè èñïîëüçîâàíèÿ ðåñóðñîâ ÈÒ.
Íî âèðòóàëüíûå ðåñóðñû âñå ðàâíî òðåáóþò ôèçè÷åñêîå
îáîðóäîâàíèå, êîòîðîå íóæäàåòñÿ â ýíåðãèè è îõëàæäåíèè. Ðîñò
÷èñëà âèðòóàëüíûõ ìàøèí è èõ íåêîíòðîëèðóåìîå èñïîëüçî-
âàíèå ìîãóò ïðèâåñòè ê òîìó, ÷òî äîáèòüñÿ ýêîíîìèè ýíåðãèè
íå óäàñòñÿ.  ÷àñòíîñòè, íàäî ñðàçó æå óäàëÿòü íåèñïîëüçóåìûå
âèðòóàëüíûå ìàøèíû è ñôîðìóëèðîâàòü ñòðîãèå ïðàâèëà óï-
ðàâëåíèÿ æèçíåííûì öèêëîì âèðòóàëüíûõ ìàøèí. Áåç ýôôåê-
òèâíîãî ïëàíèðîâàíèÿ è óïðàâëåíèÿ âèðòóàëèçàöèÿ ìîæåò ñòàòü
ïðè÷èíîé òîãî, ÷òî ðàñõîäû íà ýëåêòðîýíåðãèþ îñòàíóòñÿ íà
ïðåæíåì óðîâíå èëè äàæå âîçðàñòóò [21].
Òåì ñàìûì, «çåëåíûå» ÈÒ òðåáóþò öåëîñòíîãî ïîäõîäà ê
óïðàâëåíèþ, óâÿçûâàþùåãî âîåäèíî ïîòðåáíîñòè áèçíåñà è
ïëàíèðîâàíèå ðåñóðñîâ. Ýòà öåëîñòíîñòü óïèðàåòñÿ è â ñïîñî-
áû èçìåðåíèÿ ýôôåêòèâíîñòè, ê êîòîðûì, ê ïðèìåðó, îòíî-
ñèòñÿ è öåíà ïðîèçâîäèòåëüíîñòè íà 1 Âò, îïðåäåëåíèå êîòî-
ðîé òðåáóåò îòäåëüíîãî èññëåäîâàíèÿ, ÿâëÿÿñü è íàóêîé, è
èñêóññòâîì. Íàïðèìåð, êîìïàíèÿ Green Grid [21, 22] îïóá-
ëèêîâàëà «Êðèòåðèè îöåíêè ïðîäóêòèâíîñòè ðàñõîäîâàíèÿ ýëåêò-
ðîýíåðãèè â ÖÎÄ», ãäå ðàññìàòðèâàþòñÿ äîâîäû «çà» è «ïðîòèâ»
èñïîëüçîâàíèÿ ïðîöåññîðíîé íàãðóçêè ïðè îïðåäåëåíèè îáúåìà
âû÷èñëåíèé íà 1 Âò.
Òàêèì îáðàçîì, ê òðåáîâàíèÿì ê ÌÂÑ ñëåäóåò îòíîñèòü:
ìàñøòàáèðóåìîñòü;
ñîâìåñòèìîñòü è ìîáèëüíîñòü ïðîãðàììíîãî îáåñïå÷å-
íèÿ;
íàäåæíîñòü ÌÂÑ;
îòíîøåíèå ñòîèìîñòü/ïðîèçâîäèòåëüíîñòü, ê êîòîðîìó
áóäåì äîáàâëÿòü ýôôåêòèâíîñòü ýíåðãîïîòðåáëåíèÿ, âêëþ÷àÿ
îñòàëüíûå ýêñïëóàòàöèîííûå ðàñõîäû.
Ðåàëèçàöèÿ ýòèõ òðåáîâàíèé, êàê âèäèì, ïðåäïîëàãàåò ïðî-
âåäåíèå ñèñòåìíîãî èññëåäîâàíèÿ àðõèòåêòóðû ÌÂÑ åùå íà
ýòàïå ïðåäâàðèòåëüíîãî ïðîâåäåíèÿ, ïîñòðîåíèÿ è èñïîëüçî-
âàíèÿ ñîîòâåòñòâóþùèõ ìîäåëåé, ìåòîäîâ, àëãîðèòìè÷åñêèõ è
ïðîãðàììíûõ ñðåäñòâ. Äåòàëüíûå ïîñòàíîâêè çàäà÷ ïîñòðîå-
íèÿ òàêèõ ñðåäñòâ, èõ ðåàëèçàöèÿ áóäóò ðàññìîòðåíû â ïîñëå-
äóþùèõ ðàáîòàõ àâòîðà.
154
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
* * *
1. http://oss.mexmat.sgu.ru/article-burcev.
2. http://ru.intel.com/business/community/index.php?
automodule=blog&blogid=182&showentry=421.
3. http://www.informika.ru/text/teach/topolog/2.htm.
4. http://www.cray.com/products/systems/sv2.
5. http://www.nec.com.au/hpcsd/vector.htm.
6. http://www.fse.fujitsu.com/products/vpp5000.html.
7. http://parallel.ru/computers/
interconnects.html#fast_ethernet.
8. http://www.myri.com.
9. http://www.linux.org.
10. http://www.freebsd.org.
11. http://www.osp.ru/os/2008/01/4839411.
12. http:/www.top500.org
13. Feng W., Making a Case for Efficient Supercomputing.
ACM Queue, Oct. 2003.
14. Feng W., The Importance of Being Low Power in High-
Performance Computing. Cyberinfrastructure Technology Watch,
Aug. 2005.
15. http://www.netlib.org/linpack.
16. http://www.energystar.gov.
17. http://www.green500.org.
18. http://www.osp.ru/data/866/405/1239/041-b.gif.
19.M. Mueller, Overview of SPEC HPC Benchmarks. BOF
presentation, ACM/IEEE SC Conf., 2006.
20.J. Dongarra, P. Luszczek, Introduction to the HPC
Challenge Benchmark Suite. Tech. report, Univ. Tennessee,
2004; www.cs.utk.edu/~luszczek/pubs/hpcc-challenge-intro.pdf.
21.http://www.pcweek.ru/themes/detail.php?ID=
116466&THEME_ID =13878.
22. http://thegreengrid.org.
Îòðèìàíî: 18.09.2009 ð.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-19385 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | XXXX-0062 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:26:12Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Полумиєнко, С.К. Федюков, Д.А. 2011-04-27T21:05:34Z 2011-04-27T21:05:34Z 2009 Об оценке эффективности многопроцессорных вычислительных систем / С.К. Полумиєнко, Д.А. Федюков // Екологічна безпека та природокористування: Зб. наук. пр. — К., 2009. — Вип. 4. — С. 138-154. — Бібліогр.: 22 назв. — рос. XXXX-0062 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19385 621.3 The general review of methods of construction of the cluster systems is inprocess conducted, basic directions of their forming, and also tasks, arising up in the process of increase of efficiency or optimization of their functioning, are selected. ru Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України Екологічна безпека та природокористування Науково-технологiчна безпека Об оценке эффективности многопроцессорных вычислительных систем Article published earlier |
| spellingShingle | Об оценке эффективности многопроцессорных вычислительных систем Полумиєнко, С.К. Федюков, Д.А. Науково-технологiчна безпека |
| title | Об оценке эффективности многопроцессорных вычислительных систем |
| title_full | Об оценке эффективности многопроцессорных вычислительных систем |
| title_fullStr | Об оценке эффективности многопроцессорных вычислительных систем |
| title_full_unstemmed | Об оценке эффективности многопроцессорных вычислительных систем |
| title_short | Об оценке эффективности многопроцессорных вычислительных систем |
| title_sort | об оценке эффективности многопроцессорных вычислительных систем |
| topic | Науково-технологiчна безпека |
| topic_facet | Науково-технологiчна безпека |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19385 |
| work_keys_str_mv | AT polumiênkosk obocenkeéffektivnostimnogoprocessornyhvyčislitelʹnyhsistem AT fedûkovda obocenkeéffektivnostimnogoprocessornyhvyčislitelʹnyhsistem |