9.01.2008 r., godz.10:45 - 12:00
żródło: http://home.cern/
WYKŁAD 45:
RÓWNOLEGŁY KOMPUTER Z PECETÓW OSIĄGALNY DLA KAŻDEGO
dr hab. Grzegorz Musiał, dr Lech Dębski
Wydział Fizyki, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu
Film:
|
Odbiór obrazu wideo w tym oknie wymaga zaktualizowanej w przeglądarce instalacji wtyczki Wykład oraz jego transmisję i postprodukcję DVD |
Streszczenie:
109 razy wzrosła szybkość przetwarzania komputerów w ciągu niecałych 50 lat. To musi szokować. Jednak fizyczne bariery w postaci skoñczonej prędkości światła i ograniczonej efektywności odprowadzania ciepła uniemożliwiają zwiększanie mocy obliczeniowej pojedynczych procesorów. Ich producenci nadal systematycznie zwiększają moc obliczeniową procesora, ale poprzez wprowadzenie do niego wielu rdzeni przetwarzających, które wykorzystywane są przez współbieżnie wykonujące się wątki, o których przeciętny użytkownik komputera wie niewiele. Tak ogromna moc obliczeniowa jak 280,6 Tflop/s, osiągana przez obecnie najszybszy komputer na Ziemi, to efekt współbieżnego wykorzystania ponad 131 tysięcy procesorów (rdzeni) do wykonania JEDNEGO programu!
Wykład wprowadzi słuchaczy w te zagadnienia, ale nie skoncentruje się na wielkich superkomputerach, lecz na możliwości uzyskiwania dużych mocy obliczeniowych poprzez współbieżne wykorzystanie komputerów osobistych, zwykłych pecetów i to nie koniecznie tych szybkich. Komputery te, spełniając funkcje typu biurowego czy dydaktycznego, mają wykorzystaną moc obliczeniową w niewielkim stopniu. Poza tym, aby korzystać z zasobów obliczeniowych potężnych centrów superkomputerowych, jak Poznañskie Centrum Superkomputerowo-Sieciowe, należy uzyskać grant obliczeniowy, a te są niedostępne dla przeciętnego człowieka.
Pokażemy, jak może on zorganizować pecety różnych producentów z różnymi procesorami i systemami operacyjnymi w jeden równoległy system komputerowy, nie ograniczając ich dotychczasowej funkcjonalności i wykorzystując oprogramowanie darmowe, powszechnie dostępne w Internecie.
Objaśnimy, jak ograniczone problemy można rozwiązywać na pojedynczych procesorach i że przetwarzanie równoległe to możliwość rozwiązywania zadañ o dużo większej skali. Wskażemy największe "pożeracze" światowych mocy obliczeniowych i wykażemy, że bez nich ludzkość już nie potrafi funkcjonować. Będzie to krótka lekcja, jak prosto można samemu zbudować klaster z dwu lub więcej pecetów działających zarówno pod kontrolą systemu operacyjnego MS Windows, jak też Linux.
Zaprezentujemy, jak zmusić wiele procesorów w różnych komputerach do wykonania tego samego programu. Jak do zwykłych programów i aplikacji wprowadzić przetwarzanie równoległe wykorzystując naprawdę prościutki program (kilka linijek). Najpierw uruchomimy go ze zwykłym przetwarzaniem sekwencyjnym na jednym procesorze (architektura typu von Neumanna), a następnie z przetwarzaniem równoległym na wielu pecetach (architektura równoległa). Wykorzystamy model przesyłania komunikatów i bibliotekę MPI.
Wyjaśnimy też problem synchronizacji równolegle działających procesów. Potem programikowi dodamy pętlę (4 linijki) i obliczy on sumę pewnej ilości liczb sekwencyjnie i równolegle. Dołożymy starañ, by wykład był zrozumiały na poziomie licealnym i gimnazjalnym, a niedużą ilość nowych pojęć i obiektów postaramy się jasno objaśnić.
Naszym celem jest pokazanie przeciętnemu użytkownikowi pecetów, jakiego (darmowego) oprogramowania powinien użyć, by zorganizować przetwarzanie równoległe na dostępnych pecetach i jak stosunkowo niewielkich przeróbek wymagają zwykłe programy, czy aplikacje z przetwarzaniem sekwencyjnym.
Sylwetka:
Dr hab. Grzegorz MUSIAŁ jest adiunktem w Instytucie Fizyki UAM w Poznaniu, a jego specjalnością naukową jest fizyka komputerowa. Stąd w swojej pracy badawczej łączy on dwie dziedziny: fizykę i informatykę. W ramach badañ fizycznych w ostatnich latach koncentruje się on na wielu aspektach fizyki statystycznej, a przede wszystkim na spinowych układach sieciowych oraz na magnetykach jednomolekularnych, również w ramach europejskiej sieci doskonałości MAGMANet. Naukowe badania informatyczne głównie dotyczą systemów operacyjnych typu UNIX oraz przetwarzania klastrowego i równoległego w środowisku rozproszonym. Współpracuje z kilkunastoma ośrodkami w kraju i w Europie. Jest on autorem lub współautorem 46 publikacji z dziedzin fizyki i informatyki w recenzowanych czasopismach naukowych, głównie o zasięgu międzynarodowym, a także około 50 prezentacji na krajowych i międzynarodowych konferencjach naukowych, w tym około 20 wykładów.
Lech DęBSKI otrzymał stopieñ doktora nauk fizycznych na Wydziale Fizyki UAM w Poznaniu w 2001 roku i odtąd pracuje tam na stanowisku adiunkta. Od lat 90. jest on zaangażowany w realizację wielu projektów naukowych, wymagających intensywnych obliczeñ numerycznych o dużej skali z wykorzystaniem modelowania i symulacji typu Monte Carlo w spinowych modelach sieciowych, obejmujących także wędrowne, oddziałujące fermiony. W swojej pracy badawczej buduje on i wykorzystuje klastery obliczeniowe, programowanie i przetwarzanie równoległe w systemach i środowiskach rozproszonych, w tym gridowych. Jest on autorem lub współautorem 15 publikacji z dziedzin fizyki i informatyki w recenzowanych czasopismach naukowych, głównie o zasięgu międzynarodowym oraz około 20 wystąpieñ na krajowych i międzynarodowych konferencjach naukowych.
