Дипломная работа на тему: Особенности развития, структурная и функциональная организация суперЭВМ

Введение

В настоящее время переход к новым поколениям вычислительных средств приобретает особую актуальность. Это связано с потребностями решения сложных задач больших размерностей. Непрерывный рост характеристик новых образцов вооружений требует разработки и создания принципиально новых вычислительных средств для поддержки их эффективного функционирования. В связи с этим, все более возрастают требования к производительности и надежности вычислительных средств для решения военно-прикладных задач. Однопроцессорные вычислительные системы уже не справляются с решением большинства военно-прикладных задач в реальном времени, поэтому для повышения производительности вычислительных систем военного назначения все чаще используются многопроцессорные вычислительные системы (МВС).

Наибольший вклад в развитие вычислительных средств всегда вносили технологические решения, при этом основополагающей характеристикой поколения вычислительных систем являлась элементная база, так как переход на новую элементную базу хорошо коррелируется с новым уровнем показателей производительности и надежности вычислительных систем. Разработка все новых и новых поколений микропроцессоров несколько приостановило поиски принципиально новых архитектурных решений. В то же время становится очевидным, что чисто технологические решения утратили свое монопольное положение. Так, например, в ближайшей перспективе заметно возрастает значение проблемы преодоления разрыва между аппаратными средствами и методами программирования. Данная проблема решается чисто архитектурными средствами, при этом роль технологии является косвенной: высокая степень интеграции создает условия для реализации новых архитектурных решений. При этом стало очевидным, что без кардинальной перестройки архитектурных принципов поддерживать интенсивные темпы развития средств вычислительной техники уже невозможно.

Основными требованиями, предъявляемыми к многопроцессорным системам с массовым параллелизмом, являются: необходимость высокой производительности для любого алгоритма; согласование производительности памяти с производительностью вычислительной части; способность микропроцессоров согласованно работать при непредсказуемых задержках данных от любого источника и, наконец, машинно-независимое программирование.

Увеличение степени параллелизма вызывает увеличение числа логических схем, что сопровождается увеличением физических размеров, в результате чего возрастают задержки сигналов на межсоединениях. Этот фактор приводит либо к снижению тактовой частоты, либо к созданию дополнительных логических ступеней и, в результате, к потере производительности. Рост числа логических схем также приводит к росту потребляемой энергии и отводимого тепла. Кроме того, следует подчеркнуть, что более высокочастотные логические схемы при прочих равных условиях потребляют большую мощность на один вентиль. В результате возникает теплофизический барьер, обусловленный двумя факторами: высокой удельной плотностью теплового потока, что требует применения сложных средств отвода тепла, и высокой общей мощностью системы, что вызывает необходимость использования сложной системы энергообеспечения и специальных помещений.

Другим фактором, влияющим на архитектуру высокопроизводительных вычислительных систем, является взаимозависимость архитектуры и алгоритмов задач. Этот фактор часто приводит к необходимости создания проблемно-ориентированных систем, при этом может быть достигнута максимальная производительность для данного класса задач. Указанная взаимозависимость является стимулом для поиска алгоритмов, наилучшим образом соответствующих возможным формам параллелизма на уровне аппаратуры. А так как для написания программ используются языки высокого уровня, необходимы определенные средства автоматизации процессов распараллеливания и оптимизации программ.

Оглавление

- Введение.........................................................................................................3

- Краткая история появления параллелелизма в ЭВМ

- Классификация параллельных вычислительных систем

- Основные концепции проектирования суперЭВМ

- Краткие харатеристики наиболее распространенных суперкомпьютеров

- Десятка самых мощных компьютеров

- Заключение..................................................................................................32

- Список источников.....................................................................................33

Заключение

Бурное развитие индустрии суперЭВМ послужило откликом на необходимость человечества в машинах, моделирующих процессы в реальном времени и выполняющих ряд других сложных задач. СуперЭВМ всегда являлись воплощением новейших научно-технических достижений и задавали темп и тенденции развития других видов машин. Пока рост производительности суперЭВМ отвечает увеличению сложности предстающих перед человеком проблем. Однако, можно заметить, что современная концепция развития вычислительных средств направлена, в основном, на количественное улучшение характеристик. Процесс разработки в некоторой степени можно назвать "выжиманием" максимума из уже созданного. Это подразумевает, что современный этап развития вычислительной техники уже вошел в состояние относительной стабильности, и каких-либо качественных измененний в пределах современной концепции едва ли придется ожидать. Очевидно, что за этапом стабильности, который может продлиться неопределенное время (но явно небольшое в масштабе постоянно ускоряющегося темпа жизни), последует "смутный период", когда уровень возможностей суперЭВМ уже не сможет идти в ногу с потребностями человечества. Эта проблема породит необходимость в переходе на качественно новый уровень вычислительной техники.

Еще одним большим вопросительным знаком в развитии суперЭВМ остается проблема практического отсутствия достаточно чётких и понятных стратегических направлений достижения очевидной цели - создание искусственной интеллектуальной системы, максимально соответствующей естественной, то есть Человеку. Внося существенную неопределённость в саму стратегию развития суперЭВМ, эта проблема порождает ситуацию, когда постоянно расширяющаяся в последнее время мозаика феноменальных научных достижений в области создания ЭВМ, лишённая чёткой связующей системы взглядов на описание и моделирование интеллектуальных систем, не только не уменьшает эту неопределённость, но и в ряде случаев создаёт предпосылки к её увеличению.

Поэтому очень важным шагом, который следует сделать сейчас, является конкретизация стратегии дальнейшего развития суперЭВМ.

Список литературы

1. Информационно-аналитический центр по параллельным вычислениям