پاورپوینت سیستم ابررایانه خوشه ای انقلابی در ساخت سیستمهای ابر رایانه ای

1
سیستم ابررایانه خوشه ای
انقلابی در ساخت سیستمهای ابر رایانه ای

2
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در
فهرست مطالب
مقدمه
سیستمهای پردازش موازی خوشه ای
سابقه طراحی و ساخت سیستمهای پردازش موازی در دانشگاه امیرکبیر
معرفی سیستم AkuCluster
طرح تحقیقاتی طراحی و ساخت ابررایانه ملی چندمنظوره
طرحهای در دست انجام در مرکز تحقیقات پردازشهای فوق سریع

3
معرفی روشهای ساخت ابررایانه
Vector Computers
MPP : Massively Parallel Processors
Constellation
Network Computing
Grid Computing
Clusters
Workstation Clusters
(Beowulf-class systems) PC-Cluster
Cluster farms
Superclusters (Multi-Cluster)
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در

4
زنجیره غذایی کامپیوتر
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در

5
تغییر زنجیره غذایی کامپیوتر
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در

6
مزایای ابررایانه های خوشه ای
نسبت هزینه به کارایی پایین
سخت افزار و نرم افزار ارزان و در دسترس
تعمیر و نگهداری ساده
قابلیت توسعه سیستم متناسب با افزایش نیاز
امکان به روز کردن سیستم
زمان بالای در اختیار بودن سیستم
عدم نیاز به شرکت یا کشور خاص جهت پشتیبانی سیستم
) در قوانین تجارت جهانی در سال 2004، رایانه با سرعت بیش از 190 میلیارد عمل در ثانیه به عنوان کالایی راهبردی محسوب می‏شود. این عدد در سال 2001 برابر 5/6 میلیارد عمل در ثانیه بوده است. (
http://www.bxa.gov/hpcs/ctpchart.htm
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در

7
جایگاه ابررایانه های خوشه ای در دنیا
فهرست Top500 در ژوئن 2004:
291 سیستم خوشه ای در بین 500 سیستم اول
6 سیستم خوشه ای در بین 10 سیستم اول
قویترین سیستم ساخته شده به این روش با 4096 پردازنده Itanium2 دارای رتبه دوم در بین تمام ابررایانه های ساخته شده در جهان است.
فهرست Top500 در ژوئن 2003:
149 سیستم خوشه ای در بین 500 سیستم اول
2 سیستم خوشه ای در بین 10 سیستم اول
قویترین سیستم ساخته شده به این روش با 2304 پردازنده Intel Xeon 2.4Ghz دارای رتبه سوم در بین تمام ابررایانه های ساخته شده در جهان است.
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در

8
جایگاه ابررایانه های خوشه ای در دنیا
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در

9
با توجه به مزایای ذکر شده برای چنین سیستمهایی، از آنها برای کاربردهایی با حجم سنگین پردازش به طور گسترده در دنیا استفاده می‎شود:
کاربرد سیستمهای خوشه ای در مراکز تحقیقاتی و صنعتی
زیست شناسی
هواشناسی
علوم محاسباتی
فیزیک
شیمی
زلزله نگاری
هوا فضا
. . .
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در

10
System Name: FSL
Site: Forecast Systems Laboratory
Country: USA
Year: 2001
Node numbers: 556
Total # of processors: 556
Processor type: Alpha 21264A
Total Memory Capacity: 278 GB
Operating System: Linux
Total peak performance: 800 GFLOPS
Application area: Weather Forecasting
www.fsl.noaa.gov
هواشناسی
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در

11
System Name: RHIC
Site: Brookhaven National Laboratory
Country: USA
Year: 2003
Node numbers: 1097
Total # of processors: 2194
Processor type: Pentium III
Total Memory Capacity: 1020 GB
Operating System: Linux
Total peak performance: 3115 GFLOPS
Application area: Nuclear and High Energy Physics research
www.rhic.bnl.gov/RCF
فیزیک
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در

12
System Name: Locus Supercluster
Site: Locus Discovery
Country: USA
Year: 2001
Node numbers: 708
Total # of processors: 1416
Processor type: Pentium III
Total Memory Capacity: 364 GB
Operating System: Linux
Total peak performance: 1416 GFLOPS
Application area: Pharmaceutical Drug Discovery
www.locusdiscovery.com
پزشکی و داروسازی
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در

13
System Name: Corporate
Site: GX Technology Corporation
Country: USA
Year: 2003
Node numbers: 1792
Total # of processors: 3264
Processor: Sun U-2,Pentium III,Pentium4,
AMD Thunderbird, AMD Palomino
Total Memory Capacity: 3084 GB
Operating System: Linux
Total peak performance: 5091 GFLOPS
Application area: Seismic imaging and migration
www.gxt.com
محاسبات لرزه نگاری
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در

14
زمینه‎های کاربرد در ایران
پردازش داده های ماهوره ای
پیش بینی آب و هوا
شبیه سازی زمان واقعی شبکه سراسری برق
سرویس دهنده های شبکه و اینترنت
پایگاه داده های توزیع شده
طراحی تراشه و بردهای صنعتی
رمز نگاری و تحلیل رمز
شبیه سازی تصادف اتومبیل
شبیه سازی ساختارهای ملکولی
طراحی و ساخت پلیمرهای جدید
تحلیل داده های لرزه نگاری
پردازش تصاویر
کاربردهای آموزشی و تحقیقاتی
نرم افزارهای شبیه سازی و سنتز مدار
شبیه سازی و طراحی بدنه هواپیما
سیستم AkuCluster
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در

15
سابقه طراحی و ساخت سیستم های پردازش موازی در دانشگاه صنعتی امیرکبیر
طراحی و تحقیق در زمینه سیستمهای پردازش موازی از سالها پیش مورد توجه اساتید دانشکده های برق و کامپیوتر دانشگاه بوده است. از این میان چند پروژه به عنوان نمونه ذکر می‏شود.
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در

16
طراحی و ساخت یک پردازشگر موازی به کمک ‏TMS320C25
تعداد پردازنده: 8 عدد TMS320C25
همبندی: توری
روش ارتباط نرم افزاری: حافظه مشترک
کاربرد: پردازش تصویر
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در

17
طراحی و ساخت سیستم پردازشگر ترانسپیوتری
تعداد پردازنده: 17 عدد IMS T805-25
همبندی: قابل برنامه ریزی
روش ارتباط نرم افزاری: مبادله پیام
کاربرد: همه منظوره
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در

18
طراحی و ساخت سیستم پردازش موازی با استفاده از TMS320C40
تعداد پردازنده: 16 عدد TMS320C40
همبندی: قابل تغییر
روش ارتباط نرم افزاری: مبادله پیام و حافظه مشترک
کاربرد: همه منظوره
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در

19
طراحی و ساخت سیستم خوشه ای نسل اول (AkuCluster)
تعداد واحدهای پردازش: 32 عدد (قابل گسترش)
واحد پردازش: Pentium III
حافظه سیستم: (GB) 8
ظرفیت دیسک سیستم:(GB) 560
شبکه ارتباطی: Fast Ethernet
همبندی: قابل تغییر
سیستم عامل : Linux
حداکثر کارایی: (GFLOPS)24
کاربرد : چند منظوره
تاریخ بهره برداری: 1380
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در

20
طرز کار سیستم
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در

21
اجرای سنجشهای استاندارد
اجرای سنجش HPL (High Performance Linpack)
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در

22
اجرای سنجشهای استاندارد
اجرای سنجش NPB (NAS Parallel Benchmark)
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در

23
:AkuPANNبسته نرم افزاری شبکه عصبی مصنوعی
آموزش موازی شبکه عصبی MLP با سرعت بالا
امکان استفاده از انواع روشهای موازی سازی
انعطاف پذیر
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در

24
کاربرد درمرکز سنجش از دور ایران
اولین قرداد رسمی برای استفاده از ابررایانه ساخته شده در ایران
بسته نرم افزاری IMAPP(پردازش و تبدیل داده های ماهواره ای)
بسته نرم افزاری Parallel IMAPP برای تسریع اعمال پردازشی بر روی سیستم Windows AkuCluster
تعداد واحدهای پردازش: 9
واحد پردازش: Pentium IV 2.4 Ghz
سیستم عامل: Windows 2000 Advance Server
حداکثر کارایی: 21.6 GFLOPS
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در

25
طرح تحقیقاتی طراحی و ساخت ابررایانه ملی چند منظوره
شروع از خرداد 1382 با اهداف:
شناسایی و تعریف کاربردهای مختلف سیستم ابررایانه بر مبنای روش خوشه ای و توجیه ساخت سیستم Super Cluster در فازهای بعدی
راه اندازی «مرکز تحقیقات پردازشهای فوق سریع»
جمع آوری اطلاعات، مطالعه و تحقیق در زمینه ملزومات سخت افزاری و نرم افزاری ساخت سیستمهای ابررایانه صنعتی با ابعاد Super Cluster
بهبود نرم افزارهای تهیه شده در نسل اول ابررایانه و ارائه یک نمونه سیستم ابررایانه نیمه صنعتی بر مبنای روش خوشه ای
مطالعات اولیه از تابستان 1381 برای ارائه پیشنهاد پروژه
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در

26
جنبه های طراحی در ساخت یک سیستم SuperCluster
1- Architecture
Units Hardware
Communication Network
Configuration
2- Workload Management
8- Parallel Processing Tools
3- Single System Image
4- Parallel Input/Output
5- High Availability
6- Operating System
7- Hardware Management & Packaging
Queuing
Scheduling
Monitoring
Resource Managment
Accounting
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در

27
کاربرد در زمینه سرویس دهنده وب و پایگاه داده
افزایش تعداد کاربران
افزایش سرعت پاسخ دهی به درخواست ها
پشتیبانی از پردازش صفحات پویا وپیچیده با سرعت بالا در طرف سرویس دهنده
دستیابی و جستجوی سریعتر در پایگاه داده با حجم اطلاعات بسیار بالا
امکان سرویس دهی در صورت از کار افتادن هر یک از سرویس دهندگان
بهینه سازی سیستم عامل و نرم افزار سرویس دهنده برای رسیدن به کارایی مطلوب
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در

28
طرح سیستم نمونه برای محاسبات مهندسی (CAE)
تعداد واحدهای پردازش: 8 تا 32 عدد
واحد پردازش: Pentium IV 3.2 GHz
واحد مدیریت و سرویس دهنده فایل: Xeon 3.06 GHz
حافظه سیستم: حداقل (GB) 9 (قابل گسترش)
ظرفیت دیسک سیستم: حداقل676(GB)
شبکه ارتباطی:Gigabit Ethernet
شبکه مدیریت: Fast Ethernet
شبکه مدیریت سخت افزاری : HM Box + KVM
همبندی: ستاره
سیستم عامل : Linux
حداکثر کارایی : (GFLOPS)2/51 تا 8/204
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در

29
قویترین ابررایانه ایران
دارای 256 پردازنده خواهد بود.
حداکثر توان پردازش این سیستم در حدود 1500 میلیارد عمل در ثانیه (1500 GFLOPS) خواهد بود.
امکان اجرای برنامه های پردازش موازی از راه دور بر روی سیستم میسر خواهد بود.
اجزاء سیستم
واحدهای پردازشی
واحدهای ورودی / خروجی موازی
واحدهای مدیریت سیستم
مکانیزمهای بازیافت برای تحمل خرابی سیستم
شبکه ارتباطی و شبکه مدیریت مجزا
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در

30
جایگاه قویترین ابررایانه ایران
برای تبیین قدرت و جایگاه این سیستم می توان گفت که ابررایانه با مشخصات مشابه، در فهرست قویترین ابررایانه های خوشه ای های دنیا که 260 سیستم در آن به ثبت رسیده است، در 10 سیستم اول جای دارد. قابل ذکر است که مطابق این فهرست در حدود 25 کشور دنیا در زمینه ساخت این سیستمها فعالیت دارند که از این میان بجز ایران تنها هفت کشور دیگر آسیایی می باشند.
http://clusters.top500.org (2004/05/24)
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در

31
افقهای جدید
Grid
نوعی از سیستمهای موازی و توزیع شده است که امکان اشتراک، انتخاب، اجتماع، … منابع توزیع شده در یک فاصله جغرافیایی را فراهم می نماید.
این نوع سیستمها توزیع شده، غیرهمگن و پویا هستند و تخصیص منابع بصورت توزیع شده انجام می شود.
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در

32
پایان
با تشکر از توجه شما
ساخت سیستمهای ابررایانه ای سیستم ابررایانه خوشه ای: انقلابی در