Дипломная работа студента 5 курса
| Вид материала | Диплом |
- Дипломная работа студента 5 курса, 2911.84kb.
- Дипломная работа студента, 93.71kb.
- Дипломная работа студента, 1858.08kb.
- Дипломная работа студента 544 группы, 632.07kb.
- Дипломная работа студента 545 группы, 514.7kb.
- Требования к курсовой и выпускной квалификационной (дипломной) работе по специализации, 180.91kb.
- Дипломная работа по истории, 400.74kb.
- Методические указания по выполнению выпускных квалификационных (дипломных), 2098.87kb.
- Дипломная работа мгоу 2001 Арапов, 688.73kb.
- Курсовая работа студента 3 курса стационара, 9.34kb.
2 вычислительные системы
2.1Система MBC-1000
Архитектура и системное ПО МВС-1000
Общее описание архитектуры
Основой системы является масштабируемый массив процессорных узлов. Каждый узел содержит вычислительный микропроцессор Alpha 21164 с производительностью 2 GFLOPS при тактовой частоте 500 MHz и оперативную память объемом 128 MB, с возможностью расширения.
Процессорные узлы взаимодействуют через коммуникационные процессоры TMS320C44 производства Texas Instruments, имеющие по 4 внешних канала (линка) с общей пропускной способностью 80 Мбайт/с (20 Мбайт/с каждый). Также разрабатывается вариант системы с использованием коммуникационных процессоров SHARC (ADSP 21060) компании Analog Devices, имеющих по 6 каналов с общей пропускной способностью до 240 Мбайт/с (40 Мбайт/с каждый).
Топология сети
Процессорные узлы связаны между собой по оригинальной схеме, сходной с топологией двухмерного тора (для 4-линковых узлов)[3]. Структурный модуль (рис.1) состоит из 16 вычислительных модулей, образующих матрицу 4x4. При этом четыре угловых элемента матрицы соединяются через транспьютерные линки по диагонали попарно. Оставшиеся 12 линков преднзаначаются для подсоединения внешних устройств (4 линка угловых ВМ) и соединений с подобными ВМ. Максимальная длина пути в таком структурном модуле равна трем (против шести в исходной матрице 4x4).
Рис. 1. Структурный модуль системы, решетка 4x4
Конструктивным образованием МВС-1000 является базовый вычислительный блок, содержащий 32 вычислительных модуля (рис. 2). Максимальная длина пути между любыми между любыми из 32 вычислительных модулей равна пяти, как в булевском гиперкубе. При этом число свободных линков после комплектации блока составляет 16, что позволяет продолжить процедуру объединения. Возможна схема объединения двух базовых блоков в 64-процессорную систему приведена на рис. 3.
Рис. 2. Базовый вычислительный блок, 32 вычислительных модуля.
Рис. 3. Топология 64-процессорной системы МВС-1000.
Рис. 4. Структура 128-процессорной системы МВС-1000, 4 базовых блока.
Конструктивные решения МВС-1000
Процессорный узел смонтирован на типовой многослойной плате. В конструктивном модуле в виде стандартной стойки размером 0.6x0.8x2.2 м3 размещается до 64 узлов с системой электропитания и охлаждения. Вес стойки - 200 кг, электропотребление - 4 кВт. Система МВС-1000 с производительностью до 1 TFLOPS состоит из 8 стоек (512 узлов).
Внешний доступ и управление системой
Для управления массивом процессоров и внешними устройствами, а также для доступа к системе извне используется так называемый хост-компьютер (управляющая машина). Обычно это рабочая станция AlphaStation с процессором Alpha и операционной системой Digital Unix (Tru64 Unix) или ПК на базе Intel с операционной системой Linux.
Программное обеспечение
Пользователям предоставляются компиляторы языков Fortran 77 и C/C++. Коммуникационное ПО в МВС-1000 строится на основе специализированной транспортной службы Router+. На базе Router+ реализована адаптированная к МВС-1000 реализация интерфейса параллельного программирования MPI. Аналогично могут быть реализованы интерфейсы PVM, GNS, DVM, HPF и др. Пользователи могут также вызывать функции Router+ непосредственно в своих программах. В планах разработчиков также поддержка на вычислительных узлах стандартных протоколов TCP/IP.
Для задач визуализации разработана специализированная библиотека GraphLib.
В настоящее время производится разработка системы управления очередями и распределения нагрузки, а также адаптация системы профилирования и трассировки параллельных программ.
Реализован многопользовательский режим и удаленный доступ к системе через специальный промежуточный компьютер (gateway). Для пользователей обеспечивается Unix-совместимая среда компиляции и запуска программ.
2.1.1 Работа пользователя с МВС-1000
Общие понятия
Построение системы МВС-1000 с точки зрения пользователя Internet выглядит следующим образом. Система состоит из четырех важных компонент: многопроцессорного вычислителя, управляющей ЭВМ (далее - host-машина), сервера и шлюза. Host-машина и сервер представляют собой рабочие станции Alpha. Шлюз - рабочая Intel-совместимая станция с ОС Linux. Для примеров далее будет считаться, что сетевое имя host-машины - alpha, сетевое имя сервера - alpha2, имя шлюза - gateway.
Шлюз является рабочим местом пользователей Internet. На шлюзе виден под тем же именем домашний каталог пользователя на сервере. При этом каждый пользователь видит лишь свой домашний каталог, чем обеспечивается разграничение доступа. На шлюз пользователи "входят" из Internet, здесь же они выполняют все действия по подготовке программ и данных и выполнению программ на вычислителе.
Трансляция и запуск программ для МВС-1000 в данной ситуации происходит следующим образом. Системным администратором МВС-1000 поддерживается ограниченный набор команд, которые пользователь Internet, находясь на шлюзе, может выполнить на сервере и host-машине. Тем не менее, данного набора команд полностью хватает для изготовления всех возможных на сегодня приложений для МВС-1000 и их выполнения на вычислителе. В состав данного набора команд входят вызовы всех компиляторов для МВС-1000 и все команды запуска задач (см. выше). На шлюзе данные команды (трансляции и запуска) имеют точно такие же названия и форматы, как и на сервере.
При выполнении команды компиляции на шлюзе запускается специальная программа, которая соединяется с сервером и передает ему на исполнение команду компиляции. Поскольку домашний каталог пользователя доступен и на шлюзе и на сервере с одинаковым именем, то результаты компиляции можно наблюдать сразу и непосредственно. Пользователь совершенно спокойно может включать эти вызовы команд компиляции в свои make-файлы - все должно работать.
Старт (завершение, получение информации) задачи инициируется запуском на шлюзе пользователем команд уже описанной системы запуска. Программа, принимающая от пользователя эти команды на шлюзе, соединяется с host-машиной и передает ей команды для исполнения.
Порядок работы пользователя
Для работы из Internet зарегистрированный в системе пользователь должен:
- Установить на своем компьютере систему, поддерживающую протокол ssh.
- Зайти с использованием этого протокола на шлюз gateway.
- Произвести подготовку и трансляцию своей программы.
- Оформить паспорт задачи в системе запуска.
- Запустить задачу.
Пользователю доступна оболочка Midnight Commander (напоминающая Norton), которую можно вызвать, выполнив команду:
mc -c -a
Пользовательский конфигурационный файл
Имя конфигурационного файла .crunmvs и он должен находиться в домашнем каталоге пользователя. Формат файла следующий :
# Это комментарий
# Следующая строка - название секции
# Все строки - аналогичны уже упоминавшимся
# Добавляется только одна строка
[General]
tmp_directory = ~/tmp
host = alpha
user_editor = /usr/local/bin/mcedit
# Добавленная срока определяет имя сервера
compile_server = alpha2
[Login]
user = USER
password = tmsC40
При отсутствии секции Login имя и пароль будут запрашиваться системой при каждом вызове любой команды системы запуска и компиляции.
Необходимо отметить, что пользовательские пароли на сервере (alpha2) и на host-машине (alpha) должны быть одинаковыми и могут изменяться только системным администратором. Для замены пароля на host-машине и сервере надо связаться с системным администратором МВС-1000. Заменить свой пароль на шлюзе пользователь может сам, выполнив команду:
passwd
Копирование файлов
Для копирования файлов пользователь может воспользоваться ftp-клиентом, который доступен на шлюзе gateway. Копирование файлов возможно только через промежуточный ftp-сервер. При этом шлюз gateway может выступать только в роли ftp-клиента (не может быть сервером).
Отметим, что в составе оболочки Midnight Commander имеется встроенный удобный ftp-клиент.
Использование программы ssh для пользователей UNIX
При использовании, в качестве рабочей операционной системы, UNIX можено использовать, при установлении соединения с удаленным сервером института, программу ssh. Для этого надо ввести в командной строке:
ssh -l имя пользователя gateway.kiam.ru.
где "имя пользователя" - имя, под которым пользователь зарегистрирован на удаленном сервере.
