Введение
Глава 1. Тенденции развития суперкомпьютерных вычислительных центров 20
1.1 Суперкомпьютерные центры в мире 20
1.2 Суперкомпьютерные центры в России и РАН 27
1.3 Типовая структура вычислительного центра 31
1.3.1 Вычислительная инфраструктура 31
1.3.2 Системы хранения данных в структуре суперкомпьютерного центра 40
1.3.3 Сетевая инфраструктура вычислительного центра 43
1.3.4 Инженерная инфраструктура вычислительного центра 45
1.3.5 Программное обеспечение суперкомпьютерных центров 47
Глава 2. Создание вычислительных систем для научного суперкомпьютерного центра 57
2.1 Архитектура суперкомпьютерных систем и особенности программирования 57
2.1.1 Вычислительные системы на основе векторных процессоров 58
2.1.2 Многопроцессорные системы с общей памятью 59
2.1.3 Вычислительные кластеры и MPP-системы 62
2.1.4 Уровни выполнения программ пользователей 64
2.2 Метод выбора вычислительных систем 67
2.2.1 Отображение архитектуры вычислительной системы на прикладные программы 68
2.2.2 Программно-зависимый выбор параметров оборудования вычислительной системы 74
2.2.3 Выбор оборудования по производительности и стоимости 75
2.2.4 Соответствие экосистеме суперкомпьютерного центра 76
2.2.5 Дополнительные ограничения при выборе оборудования для вычислительного центра 77
2.3 Оценка производительности вычислительных систем 81
2.3.1 Тесты для оценки вычислительных систем 81
2.3.2 Тестирование создаваемых суперкомпьютеров 90
2.3.3 Определение энергоэффективности приложений 125
2.4 Реальная производительность вычислительных систем 126
2.4.1 Использование ускорителей 126
2.4.2 Программная зависимость производительности систем 129
Глава 3. Разработка векторного процессора с архитектурой управления потоком данных 132
3.1 Недостатки процессоров классической архитектуры и их влияние на эффективность работы высокопроизводительных вычислительных систем 132
3.2 Проблемы создания потокового процессора 136
3.3 Векторный потоковый процессор (ВПП) 148
3.3.1 Структурная схема ВПП и особенности реализации 148
3.3.2 Оценка производительности ВПП на программе умножения матриц 153
3.3.3 Выполнение в ВПП задач сортировки 157
3.4 Моделирование параллельной работы ядер векторного потокового процессора с общей памятью 170
3.4.1 Классы задач, на которых ВПП имеет преимущество перед современными процессорами, и перспективы использования ВПП 178
Глава 4. Создание суперкомпьютеров для вычислительного центра и направления его развития 182
4.1 Суперкомпьютерные системы межведомственного суперкомпьютерного центра РАН 182
4.1.1 Вычислительная система МВС-1000М 182
4.1.2 Вычислительная система МВС-15000ВM 190
4.1.3 Вычислительная система МВС-6000IM 196
4.1.4 Вычислительная система МВС-100К 201
4.1.5 Вычислительная система МВС-10П 206
4.2 Грид-инфраструктура для суперкомпьютерных приложений 216
4.3 Анализ использования суперкомпьютерных ресурсов 219
4.4 Направления развития научного суперкомпьютерного центра 227
4.5 Построение межведомственного центра коллективного пользования в модели программно-определяемого ЦОД 229
4.5.1 Программно-определяемый центр обработки данных (ЦОД) 229
4.5.2 Требования к межведомственному центру коллективного пользования общего назначения 230
4.5.3 Концепция программно-определяемого ЦОД 231
4.5.4 Архитектура программно-определяемого ЦОД 233
4.5.5 Реализация модели программно-определяемого ЦОД 237
Заключение 242
Список литературы 248
