Суперкомпьютеры

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

(БАКАЛАВРИАТ)

Тема: Суперкомпьютеры

Екатеринбург

        2019 г.        

СОДЕРЖАНИЕ

Введение_________________________________________________________3

1. Первые суперкомпьютеры_______________________________________4

2. Применение суперкомпьютеров__________________________________6

3. Основные виды архитектуры____________________________________7

        А) Архитектура SMP_________________________________________7

        Б) Архитектура MMP_________________________________________8

4. Суперкомпьютеры компании nCube_______________________________9

        4.1. Основные принципы архитектуры________________________10

                А) Распределенная память______________________________10

                Б) Межпроцессорная сеть_______________________________10

                В) Высокий уровень интеграции_________________________12

        4.2. Суперкомпьютер nCube 2_________________________________12

        4.3. Архитектура процессора nCube___________________________15

4.4. Система ввода/вывода nCube 2____________________________16

        4.5. Программное обеспечение________________________________17

        4.6. Надежность системы nCube 2_____________________________19

5. Сеть как суперкомпьютер_______________________________________19

        5.1. Параллельные программы - главный тормоз_______________20

        5.2. MPI____________________________________________________20

        5.3. Реализации MPI_________________________________________22

        5.4. Средства программирования высокого уровня______________23

        5.5. Попытка прогноза_______________________________________24

6. Примеры использования суперкомпьютеров______________________25

        6.1. Моделирование построение белка_________________________25

        6.2. Виртуальная башня______________________________________25

7. Суперкомпьютеры в России_____________________________________26

Заключение_____________________________________________________31

Список литературы______________________________________________32

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.