Нажмите "Enter", чтобы перейти к содержанию

Суперкомпьютер своими руками: Суперкомпьютер своими руками / Хабр

Содержание

Суперкомпьютер своими руками / Хабр

На сегодняшний день возможно построение домашнего суперкомпьютера, о чем и пойдет речь.

В статье рассмотрены способы аппаратного построения высокопроизводительных вычислительных комплексов. Одно из интересных применений – криптография. Например, благодаря современным технологиям, любому стал доступен взлом MD5 или WPA. Если постараться (информацию быстро выпиливают), в Интернете можно найти способ взлома алгоритма A5/2, используемого в GSM. Другое применение – инженерные, финансовые, медицинские расчеты, биткойнмайнинг.

Немного истории
Датой первого письменного упоминания о суперкомпьютерах можно считать 1 марта 1920 года. Нью Йоркские газеты писали о машинах мощностью в сто математиков. Это были табуляторы – электромеханические вычислительные машины, производимые компанией IBM (которая тогда называлась еще CTR). В дальнейшем вычислительные машины стали электронными. На рынке суперкомпьютеров образовалось несколько игроков, таких как Cray, HP, IBM, Nec. Эти компьютеры имели векторные процессоры (то есть оперировали не отдельными числами, а векторами). Для коммуникации между вычислительными узлами использовались проприетарные технологии фирм-производителей. Например, одна из таких технологий – соединение процессоров по топологии четырехмерного тора — за этими словами скрывается очень простой смысл: каждый узел связан с шестью другими. Дальнейшее развитие суперкомпьютеров породило направление массово параллельных систем и кластеров. В кластерах как квинтэссенции этого направления используются примерно те же алгоритмы коммуникации между вычислительными узлами, что и в суперкомпьютерах, только на базе сетевых интерфейсов. Они и являются слабым местом таких систем. Помимо нестандартной (по сравнению с классической звездой) топологии сети как Fat Tree, «многомерный тор» или Dragonfly, требуются специальные коммутационные устройства.

Касаясь взятой нами темы, нельзя не упомянуть, что сегодня одно из перспективных направлений развития суперкомпьютеров является использование в стандартной компьютерной архитектуре сопроцессоров, по архитектуре напоминающих видеокарты.

Выбор процессора
Сегодня основные производители процессоров – это Intel и AMD. RISC-процессоры, такие как Power 7+, несмотря на привлекательность, достаточно экзотичны и дороги. Вот, например, не самая новая модель такого сервера стоит больше миллиона.

(К слову, говоря, при этом есть возможность собрать недорогой и эффективный кластер из xbox 360 или PS3, процессоры там примерно как Power, и на миллион можно купить не одну приставку.)

Исходя из этого отметим интересные по цене варианты построения высокопроизводительной системы. Разумеется, она должна быть многопроцессорной. У Intel для таких задач используются процессоры Xeon, у AMD – Opteron.

Если много денег

Отдельно отметим крайне дорогую, но производительную линейку процессоров на сокете Intel Xeon LGA1567.
Топовый процессор этой серии – E7-8870 с десятью ядрами 2,4 ГГц. Его цена $4616. Для таких CPU фирмы HP и Supermicro выпускают! восьмипроцессорные! серверные шасси. Восемь 10-ядерных процессоров Xeon E7-8870 2.
4 ГГц с поддержкой HyperThreading поддерживают 8*10*2=160 потоков, что в диспетчере задач Windows отображается как сто шестьдесят графиков загрузки процессоров, матрицей 10×16.

Для того, чтобы восемь процессоров уместились в корпусе, их размещают не сразу на материнской плате, а на отдельных платах, которые втыкаются в материнскую плату. На фотографии показаны установленные в материнскую плату четыре платы с процессорами (по два на каждой). Это решение Supermicro. В решении HP на каждый процессор приходится своя плата. Стоимость решения HP составляет два-три миллиона, в зависимости от наполнения процессорами, памятью и прочим. Шасси от Supermicro стоит $10 000, что привлекательнее. Кроме того в Supermicro можно поставить четыре сопроцессорных платы расширения в порты PCI-Express x16 (кстати, еще останется место для Infiniband-адаптера чтобы собирать кластер из таких), а в HP только две. Таким образом, для создания суперкомпьютера восьмипроцессорная платформа от Supermicro привлекательнее.

На следующем фото с выставки представлен суперкомпьютер в сборе с четырьмя GPU платами.


Однако это очень дорого.
Что подешевле

Зато есть перспектива сборки суперкомпьютера на более доступных процессорах AMD Opteron G34, Intel Xeon LGA2011 и LGA 1366.

Чтобы выбрать конкретную модель, я составил таблицу, в которой сосчитал для каждого процессора показатель цена/(число ядер*частота). Я отбросил из расчета процессоры частотой ниже 2 ГГц, и для Intel — с шиной ниже 6,4GT/s.

Модель
Кол-во ядер
Частота
Цена, $
Цена/ядро, $
Цена/Ядро/ГГц
AMD
 
 
 
 
 
6386 SE
16
2,8
1392
87
31
6380
16
2,5
1088
68
27
6378
16
2,4
867
54
23
6376
16
2,3
703
44
19
6348
12
2,8
575
48
17
6344

12
2,6
415
35
13
6328
8
3,2
575
72
22
6320
8
2,8
293
37
13
INTEL
 
 
 
 
 
E5-2690
8
2,9
2057
257
89
E5-2680
8
2,7
1723
215
80
E5-2670
8
2,6
1552
194
75
E5-2665
8
2,4
1440
180
75
E5-2660
8
2,2
1329
166
76
E5-2650
8
2
1107
138
69
E5-2687W
8
3,1
1885
236
76
E5-4650L
8
2,6
3616
452
174
E5-4650
8
2,7
3616
452
167
E5-4640
8
2,4
2725
341
142
E5-4617
6
2,9
1611
269
93
E5-4610
6
2,4
1219
203
85
E5-2640
6
2,5
885
148
59
E5-2630
6
2,3
612
102
44
E5-2667
6
2,9
1552
259
89
X5690
6
3,46
1663
277
80
X5680
6
3,33
1663
277
83
X5675
6
3,06
1440
240
78
X5670
6
2,93
1440
240
82
X5660
6
2,8
1219
203
73
X5650
6
2,66
996
166
62
E5-4607
6
2,2
885
148
67
X5687
4
3,6
1663
416
115
X5677
4
3,46
1663
416
120
X5672
4
3,2
1440
360
113
X5667
4
3,06
1440
360
118
E5-2643
4
3,3
885
221
67

Жирным курсивом выделена модель с минимальным показателем соотношения, подчеркнутым – самый мощный AMD и на мой взгляд наиболее близкий по производительности Xeon.

Таким, образом, мой выбор процессоров для суперкомпьютера – Opteron 6386 SE, Opteron 6344, Xeon E5-2687W и Xeon E5-2630.

Материнские платы
PICMG

На обычные материнские платы невозможно поставить более четырех двухслотовых плат расширения. Есть и другая архитектура – использование кросс-плат, таких как BPG8032 PCI Express Backplane.

В такую плату ставятся платы расширения PCI Express и одна процессорная плата, чем-то похожая на те, которые установлены в восьмипроцессорных серверах на базе Supermicro, о которых речь шла выше. Но только эти процессорные платы подчиняются отраслевым стандартам PICMG. Стандарты развиваются медленно и такие платы зачастую не поддерживают самые современные процессоры. Максимум такие процессорные платы сейчас выпускают на два Xeon E5-2448L — Trenton BXT7059 SBC.

Стоить такая система будет без GPU не меньше $5000.

Готовые платформы TYAN

За ту же примерно сумму можно приобрести готовую платформу для сборки суперкомпьютеров TYAN FT72B7015.
В такой можно установить до восьми GPU и два Xeon LGA1366.
«Обычные» серверные материнские платы

Для LGA2011

Supermicro X9QR7-TF — на эту материнскую плату можно установить 4 Платы расширения и 4 процессора.

Supermicro X9DRG-QF — эта плата специально разработана для сборки высокопроизводительных систем.

Для Opteron

Supermicro H8QGL-6F — эта плата позволяет установить четыре процессора и три платы расширения
Усиление платформы платами расширения
Этот рынок почти полностью захвачен NVidia, которые выпускают помимо геймерских видеокарт еще и вычислительные карты. Меньшую долю рынка имеет AMD, и относительно недавно на этот рынок пришла корпорация Intel.

Особенностью таких сопроцессоров является наличие на борту большого объема оперативной памяти, быстрые расчеты с двойной точностью и энергоэффективность.

  FP32, Tflops FP64, Tflops Цена Память, Гб
Nvidia  Tesla K20X 3. 95 1.31 5.5 6
AMD FirePro S10000 5.91 1.48 3.6 6
Intel  Xeon Phi 5110P   1 2.7 8
Nvidia GTX Titan 4.5 1.3 1.1 6
Nvidia GTX 680 3 0.13 0.5 2
AMD HD 7970 GHz Edition 4 1 0.5 3
AMD HD 7990 Devil 13 2×3,7 2х0.92 1.6 2×3

Топовое решение от Nvidia называется Tesla K20X на архитектуре Kepler. Именно такие карты стоят в самом мощном в мире суперкомпьютере Titan. Однако недавно Nvidia выпустила видеокарту Geforce Titan. Старые модели были с урезанной производительностью FP64 до 1/24 от FP32 (GTX680). Но в Титане производитель обещает довольно высокую производительность в расчетах с двойной точностью. Решения от AMD тоже неплохи, но они построены на другой архитектуре и это может создать трудности для запуска вычислений, оптимизированных под CUDA (технология Nvidia).

Решение от Intel — Xeon Phi 5110P интересно тем, что все ядра в сопроцессоре выполнены на архитектуре x86 и не требуется особой оптимизации кода для запуска расчетов. Но мой фаворит среди сопроцессоров – относительно недорогая AMD HD 7970 GHz Edition. Теоретически эта видеокарта покажет максимальную производительность в расчете на стоимость.

Можно соединить в кластер
Для повышения производительности системы несколько компьютеров можно объединить в кластер, который будет распределять вычислительную нагрузку между входящими в состав кластера компьютерами.

Использовать в качестве сетевого интерфейса для связи компьютеров обычный гигабитный Ethernet слишком медленно. Для этих целей чаще всего используют Infiniband. Хост адаптер Infiniband относительно сервера стоит недорого. Например, на международном аукционе Ebay такие адаптеры продают по цене от $40. Например, адаптер X4 DDR (20Gb/s) обойдется с доставкой до России примерно в $100.

При этом коммутационное оборудование для Infiniband стоит довольно дорого. Да и как уже было сказано выше, классическая звезда в качестве топологии вычислительной сети – не лучший выбор.

Однако хосты InfiniBand можно подключать друг к другу напрямую, без свича. Тогда довольно интересным становится, например, такой вариант: кластер из двух компьютеров, соединенных по infiniband. Такой суперкомпьютер вполне можно собрать дома.

Сколько нужно видеокарт
В самом мощном суперкомпьютере современности Cray Titan отношение процессоров к «видеокартам» 1:1, то есть в нем 18688 16-ядерных процессоров и 18688 Tesla K20X.

В Тяньхэ-1А – китайском суперкомпьютере на ксеонах отношение следующее. Два шестиядерных процессора к одной «видюшке» Nvidia M2050 (послабее, чем K20X).

Такое отношение мы и примем для наших сборок за оптимальное (ибо дешевле). То есть 12-16 ядер процессоров на один GPU. На таблице ниже жирным обозначены практически возможные варианты, подчеркиванием – наиболее удачные с моей точки зрения.

GPU Cores 6-core CPU 8-core CPU 12-core CPU 16-core CPU
2 24 32 4
5
3
4
2
3
2
2
3 36 48 6
8
5
6
3
4
2
3
4 48 64 8
11
6
8
4
5
3
4

Если система с уже установленным отношением процессоров/видеокарт сможет принять «на борт» еще дополнительно вычислительных устройств, то мы их добавим, чтобы увеличить мощность сборки.
Итак, сколько стоит
Представленные ниже варианты – шасси суперкомпьютера без оперативной памяти, жестких дисков и ПО. Во всех моделях  используется видеоадаптер AMD HD 7970 GHz Edition. Его можно заменить на другой, по требованию задачи (например, на xeon phi). Там, где система позволяет, одна из AMD HD 7970 GHz Edition заменена на трехслотовую AMD HD 7990 Devil 13.
Вариант 1 на материнской плате Supermicro H8QGL-6F


         
Материнская плата Supermicro H8QGL-6F 1 1200 1200
Процессор AMD Opteron 6344 4 500 2000
Кулер Процессора Thermaltake CLS0017 4 40 160
Корпус 1400Вт SC748TQ-R1400B 1 1000 1000
Графический ускоритель AMD HD 7970 GHz Edition 3 500 1500
        5860

Теоретически, производительность составит около 12 Tflops.
Вариант 2 на материнской плате TYAN S8232, кластерный


Эта плата не поддерживает Opteron 63xx, поэтому используется 62xx. В этом варианте два компьютера объединены в кластер по Infiniband  x4 DDR двумя кабелями.  Теоретически скорость соединения в  этом случае упрется в скорость PCIe x8 то есть 32Гб/с. Блоков питания используется два. Как их согласовать между собой, можно найти в интернете.
    Количество Цена Сумма
Материнская плата TYAN S8232 1 790 790
Процессор AMD Opteron 6282SE 2 1000 2000
Кулер Процессора Noctua NH-U12DO A3 2 60 120
Корпус Antec Twelve Hundred Black 1 200 200
Блок питания FSP AURUM PRO 1200W 2 200 400
Графический ускоритель AMD HD 7970 GHz Edition 2 500 1000
Графический ускоритель AX7990 6GBD5-A2DHJ 1 1000 1000
Infiniband адаптер X4 DDR Infiniband 1 140 140
Infiniband кабель X4 DDR Infiniband 1 30 30
        5680 (за один блок)

Для кластера таких конфигураций нужно две и стоимость их составит $11360. Его энергопотребление  при полной нагрузке будет около 3000Вт. Теоретически, производительность составит до 31Tflops.
Вариант 3 на платформе Tyan FT72B7015


Отличается этот вариант тем, что при восьми GPU только два CPU. Соответственно, производительность его в реальных задачах будет зависеть от способности программы сильно распараллеливаться.
    Количество Цена Сумма
Шасси (3000Вт) Tyan FT72B7015 1 4900 4900
Процессор Xeon X5680 2 1300 2600
Кулер Процессора SuperMicro  SNK-P0040AP4 2 40 80
Графический ускоритель AMD HD 7970 GHz Edition 8 500 4000
        11580

Теоретически, производительность составит до 32 Tflops.
Вариант 4 для LGA2011, кластерный

    Количество Цена Сумма
Материнская плата Supermicro X9DRG-QF 1 600 600
Процессор Intel Xeon E5-2687W 2 2000 4000
Кулер Процессора Supermicro SNK-P0050AP4 2 50 100
Корпус Antec Twelve Hundred Black 1 200 200
Блок питания FSP AURUM PRO 1200W 2 200 400
Графический ускоритель AMD HD 7970 GHz Edition 3 500 1500
Графический ускоритель AX7990 6GBD5-A2DHJ 1 1000 1000
Infiniband адаптер X4 DDR Infiniband 1 140 140
Infiniband кабель X4 DDR Infiniband 1 30 30
        7970 (за один блок)

Для кластера таких конфигураций нужно две и стоимость их составит $15940. Общее энергопотребление  при полной нагрузке будет около 4000 Вт. Теоретически, производительность составит до 39Tflops.

Как сделать суперкомпьютер своими руками за $2000

Фанат Linux собрал из 32 миникомпьютеров Raspberry Pi один суперкомпьютер, который легко уделал по эффективности штатный компьютер университета Boise State University.

Supercomputer из Paspberry Pi

Каждый компонент (нода), как уже было сказано, представляет собой отдельный миникомпьютер Raspberry Pi модели B, обладающий следующими характеристиками: 700-мегагерцевый процессор ARM11, отдельное графическое ядро Videocore IV, 512 Мб ОЗУ, два USB-порта и один порт 10/100 BaseT Ethernet.

Производительность в 700 мегагерц сразу не понравилась экспериментатору, поэтому частота без всяких последствий (на первый взгляд) была поднята до гигагерца.

Все Raspberry Pi работали как ноды в режиме slave (ведомых). Для master-ноды использовался компьютер Samsung Chromebook Series 3 с двухъядерным процессором в 1. 7 ГГц — ARM Cortex-A15.

Linux для суперкомпьютера

Какой же Linux-дистрибутив был выбран? Вероятно, этим вопросом сейчас задается каждый читающий статью линуксоид. Неужели предпочтение было отдано Пидоре? А может все же Ubuntu? Нет, был выбран Arch Linux — за скорость и скромные размеры образа (всего 150 Мб).

Основная проблема, выявленная при эксплуатации данного устройства, заключалась в частой порче карт памяти SD. Однажды экспериментатор обрубил питание системы, не дождавшись корректного размонтирования файловых систем и получил в результате кучу поврежденных файлов, которые потом пришлось долго восстанавливать. Возможно, эта проблема как-то связана с разгоном процессоров.

Тест для суперкомпьютера High Performance Linpack (HPL)

Не забыл экспериментатор и измерить производительность. Для этого был выбран стандартный тест High Performance Linpack (HPL), на основании которого в настоящее время составляется список 500 мощнейших суперкомьютеров мира. Домашний кластер показал результат в 10. 13 гигафлопсов. Таким образом, в Top500 суперкомпьютер не вошел, но оказался в 5 раз мощнее легендарного суперкомпьютера Cray-2 из 1985 года. А главное — изобретатель хорошо сэкономил, ведь только на одни серверные материнские платы у него бы ушло в 3 раза больше.

Суперкомпьютер своими руками

На сегодняшний день возможно построение домашнего суперкомпьютера, о чем и пойдет речь.

В статье рассмотрены способы аппаратного построения высокопроизводительных вычислительных комплексов. Одно из интересных применений – криптография. Например, благодаря современным технологиям, любому стал доступен взлом MD5 или WPA. Если постараться (информацию быстро выпиливают), в Интернете можно найти способ взлома алгоритма A5/2, используемого в GSM. Другое применение – инженерные, финансовые, медицинские расчеты, биткойнмайнинг.

Немного истории

Датой первого письменного упоминания о суперкомпьютерах можно считать 1 марта 1920 года. Нью Йоркские газеты писали о машинах мощностью в сто математиков. Это были табуляторы – электромеханические вычислительные машины, производимые компанией IBM (которая тогда называлась еще CTR). В дальнейшем вычислительные машины стали электронными. На рынке суперкомпьютеров образовалось несколько игроков, таких как Cray, HP, IBM, Nec. Эти компьютеры имели векторные процессоры (то есть оперировали не отдельными числами, а векторами). Для коммуникации между вычислительными узлами использовались проприетарные технологии фирм-производителей. Например, одна из таких технологий – соединение процессоров по топологии четырехмерного тора — за этими словами скрывается очень простой смысл: каждый узел связан с шестью другими. Дальнейшее развитие суперкомпьютеров породило направление массово параллельных систем и кластеров. В кластерах как квинтэссенции этого направления используются примерно те же алгоритмы коммуникации между вычислительными узлами, что и в суперкомпьютерах, только на базе сетевых интерфейсов. Они и являются слабым местом таких систем. Помимо нестандартной (по сравнению с классической звездой) топологии сети как Fat Tree, «многомерный тор» или Dragonfly, требуются специальные коммутационные устройства.

Касаясь взятой нами темы, нельзя не упомянуть, что сегодня одно из перспективных направлений развития суперкомпьютеров является использование в стандартной компьютерной архитектуре сопроцессоров, по архитектуре напоминающих видеокарты.

Выбор процессора

Сегодня основные производители процессоров – это Intel и AMD. RISC-процессоры, такие как Power 7+, несмотря на привлекательность, достаточно экзотичны и дороги. Вот, например, не самая новая модель такого сервера стоит больше миллиона.

(К слову, говоря, при этом есть возможность собрать недорогой и эффективный кластер из xbox 360 или PS3, процессоры там примерно как Power, и на миллион можно купить не одну приставку.)

Исходя из этого отметим интересные по цене варианты построения высокопроизводительной системы. Разумеется, она должна быть многопроцессорной. У Intel для таких задач используются процессоры Xeon, у AMD – Opteron.

Если много денег

Отдельно отметим крайне дорогую, но производительную линейку процессоров на сокете Intel Xeon LGA1567.
Топовый процессор этой серии – E7-8870 с десятью ядрами 2,4 ГГц. Его цена $4616. Для таких CPU фирмы HP и Supermicro выпускают! восьмипроцессорные! серверные шасси. Восемь 10-ядерных процессоров Xeon E7-8870 2.4 ГГц с поддержкой HyperThreading поддерживают 8*10*2=160 потоков, что в диспетчере задач Windows отображается как сто шестьдесят графиков загрузки процессоров, матрицей 10×16.

Для того, чтобы восемь процессоров уместились в корпусе, их размещают не сразу на материнской плате, а на отдельных платах, которые втыкаются в материнскую плату. На фотографии показаны установленные в материнскую плату четыре платы с процессорами (по два на каждой). Это решение Supermicro. В решении HP на каждый процессор приходится своя плата. Стоимость решения HP составляет два-три миллиона, в зависимости от наполнения процессорами, памятью и прочим. Шасси от Supermicro стоит $10 000, что привлекательнее. Кроме того в Supermicro можно поставить четыре сопроцессорных платы расширения в порты PCI-Express x16 (кстати, еще останется место для Indiniband-адаптера чтобы собирать кластер из таких), а в HP только две. Таким образом, для создания суперкомпьютера восьмипроцессорная платформа от Supermicro привлекательнее. На следующем фото с выставки представлен суперкомпьютер в сборе с четырьмя GPU платами.

Однако это очень дорого.

Что подешевле

Зато есть перспектива сборки суперкомпьютера на более доступных процессорах AMD Opteron G34, Intel Xeon LGA2011 и LGA 1366.

Чтобы выбрать конкретную модель, я составил таблицу, в которой сосчитал для каждого процессора показатель цена/(число ядер*частота). Я отбросил из расчета процессоры частотой ниже 2 ГГц, и для Intel — с шиной ниже 6,4GT/s.

Модель Кол-во ядер Частота Цена, $ Цена/ядро, $ Цена/Ядро/ГГц
AMD          
6386 SE 16 2,8 1392 87 31
6380 16 2,5 1088 68 27
6378 16 2,4 867 54 23
6376 16 2,3 703 44 19
6348 12 2,8 575 48 17
6344 12 2,6 415 35 13
6328 8 3,2 575 72 22
6320 8 2,8 293 37 13
INTEL          
E5-2690 8 2,9 2057 257 89
E5-2680 8 2,7 1723 215 80
E5-2670 8 2,6 1552 194 75
E5-2665 8 2,4 1440 180 75
E5-2660 8 2,2 1329 166 76
E5-2650 8 2 1107 138 69
E5-2687W 8 3,1 1885 236 76
E5-4650L 8 2,6 3616 452 174
E5-4650 8 2,7 3616 452 167
E5-4640 8 2,4 2725 341 142
E5-4617 6 2,9 1611 269 93
E5-4610 6 2,4 1219 203 85
E5-2640 6 2,5 885 148 59
E5-2630 6 2,3 612 102 44
E5-2667 6 2,9 1552 259 89
X5690 6 3,46 1663 277 80
X5680 6 3,33 1663 277 83
X5675 6 3,06 1440 240 78
X5670 6 2,93 1440 240 82
X5660 6 2,8 1219 203 73
X5650 6 2,66 996 166 62
E5-4607 6 2,2 885 148 67
X5687 4 3,6 1663 416 115
X5677 4 3,46 1663 416 120
X5672 4 3,2 1440 360 113
X5667 4 3,06 1440 360 118
E5-2643 4 3,3 885 221 67

Жирным курсивом выделена модель с минимальным показателем соотношения, подчеркнутым – самый мощный AMD и на мой взгляд наиболее близкий по производительности Xeon.

Таким, образом, мой выбор процессоров для суперкомпьютера – Opteron 6386 SE, Opteron 6344, Xeon E5-2687W и Xeon E5-2630.

Материнские платы
PICMG

На обычные материнские платы невозможно поставить более четырех двухслотовых плат расширения. Есть и другая архитектура – использование кросс-плат, таких как BPG8032 PCI Express Backplane.

В такую плату ставятся платы расширения PCI Express и одна процессорная плата, чем-то похожая на те, которые установлены в восьмипроцессорных серверах на базе Supermicro, о которых речь шла выше. Но только эти процессорные платы подчиняются отраслевым стандартам PICMG. Стандарты развиваются медленно и такие платы зачастую не поддерживают самые современные процессоры. Максимум такие процессорные платы сейчас выпускают на два Xeon E5-2448L — Trenton BXT7059 SBC.

Стоить такая система будет без GPU не меньше $5000.

Готовые платформы TYAN

За ту же примерно сумму можно приобрести готовую платформу для сборки суперкомпьютеров TYAN FT72B7015. В такой можно установить до восьми GPU и два Xeon LGA1366.

«Обычные» серверные материнские платы
Для LGA2011

Supermicro X9QR7-TF — на эту материнскую плату можно установить 4 Платы расширения и 4 процессора.

Supermicro X9DRG-QF — эта плата специально разработана для сборки высокопроизводительных систем.

Для Opteron

Supermicro H8QGL-6F — эта плата позволяет установить четыре процессора и три платы расширения

Усиление платформы платами расширения

Этот рынок почти полностью захвачен NVidia, которые выпускают помимо геймерских видеокарт еще и вычислительные карты. Меньшую долю рынка имеет AMD, и относительно недавно на этот рынок пришла корпорация Intel.

Особенностью таких сопроцессоров является наличие на борту большого объема оперативной памяти, быстрые расчеты с двойной точностью и энергоэффективность.

  FP32, Tflops FP64, Tflops Цена Память, Гб
Nvidia  Tesla K20X 3.95 1.31 5.5 6
AMD FirePro S10000 5.91 1.48 3.6 6
Intel  Xeon Phi 5110P   1 2.7 8
Nvidia GTX Titan 4.5 1.3 1.1 6
Nvidia GTX 680 3 0.13 0.5 2
AMD HD 7970 GHz Edition 4 1 0.5 3
AMD HD 7990 Devil 13 2×3,7 2х0.92 1.6 2×3

Топовое решение от Nvidia называется Tesla K20X на архитектуре Kepler. Именно такие карты стоят в самом мощном в мире суперкомпьютере Titan. Однако недавно Nvidia выпустила видеокарту Geforce Titan. Старые модели были с урезанной производительностью FP64 до 1/24 от FP32 (GTX680). Но в Титане производитель обещает довольно высокую производительность в расчетах с двойной точностью. Решения от AMD тоже неплохи, но они построены на другой архитектуре и это может создать трудности для запуска вычислений, оптимизированных под CUDA (технология Nvidia).

Решение от Intel — Xeon Phi 5110P интересно тем, что все ядра в сопроцессоре выполнены на архитектуре x86 и не требуется особой оптимизации кода для запуска расчетов. Но мой фаворит среди сопроцессоров – относительно недорогая AMD HD 7970 GHz Edition. Теоретически эта видеокарта покажет максимальную производительность в расчете на стоимость.

Можно соединить в кластер

Для повышения производительности системы несколько компьютеров можно объединить в кластер, который будет распределять вычислительную нагрузку между входящими в состав кластера компьютерами.

Использовать в качестве сетевого интерфейса для связи компьютеров обычный гигабитный Ethernet слишком медленно. Для этих целей чаще всего используют Infiniband. Хост адаптер Infiniband относительно сервера стоит недорого. Например, на международном аукционе Ebay такие адаптеры продают по цене от $40. Например, адаптер X4 DDR (20Gb/s) обойдется с доставкой до России примерно в $100.

При этом коммутационное оборудование для Infiniband стоит довольно дорого. Да и как уже было сказано выше, классическая звезда в качестве топологии вычислительной сети – не лучший выбор.

Однако хосты InfiniBand можно подключать друг к другу напрямую, без свича. Тогда довольно интересным становится, например, такой вариант: кластер из двух компьютеров, соединенных по infiniband. Такой суперкомпьютер вполне можно собрать дома.

Сколько нужно видеокарт

В самом мощном суперкомпьютере современности Cray Titan отношение процессоров к «видеокартам» 1:1, то есть в нем 18688 16-ядерных процессоров и 18688 Tesla K20X.

В Тяньхэ-1А – китайском суперкомпьютере на ксеонах отношение следующее. Два шестиядерных процессора к одной «видюшке» Nvidia M2050 (послабее, чем K20X).

Такое отношение мы и примем для наших сборок за оптимальное (ибо дешевле). То есть 12-16 ядер процессоров на один GPU. На таблице ниже жирным обозначены практически возможные варианты, подчеркиванием – наиболее удачные с моей точки зрения.

GPU Cores 6-core CPU 8-core CPU 12-core CPU 16-core CPU
2 24 32 4 5 3 4 2 3 2 2
3 36 48 6 8 5 6 3 4 2 3
4 48 64 8 11 6 8 4 5 3 4

Если система с уже установленным отношением процессоров/видеокарт сможет принять «на борт» еще дополнительно вычислительных устройств, то мы их добавим, чтобы увеличить мощность сборки.

Итак, сколько стоит

Представленные ниже варианты – шасси суперкомпьютера без оперативной памяти, жестких дисков и ПО. Во всех моделях  используется видеоадаптер AMD HD 7970 GHz Edition. Его можно заменить на другой, по требованию задачи (например, на xeon phi). Там, где система позволяет, одна из AMD HD 7970 GHz Edition заменена на трехслотовую AMD HD 7990 Devil 13.

Вариант 1 на материнской плате Supermicro H8QGL-6F

         
Материнская плата Supermicro H8QGL-6F 1 1200 1200
Процессор AMD Opteron 6344 4 500 2000
Кулер Процессора Thermaltake CLS0017 4 40 160
Корпус 1400Вт SC748TQ-R1400B 1 1000 1000
Графический ускоритель AMD HD 7970 GHz Edition 3 500 1500
        5860

Теоретически, производительность составит около 12 Tflops.

Вариант 2 на материнской плате TYAN S8232, кластерный


Эта плата не поддерживает Opteron 63xx, поэтому используется 62xx. В этом варианте два компьютера объединены в кластер по Infiniband  x4 DDR двумя кабелями.  Теоретически скорость соединения в  этом случае упрется в скорость PCIe x8 то есть 32Гб/с. Блоков питания используется два. Как их согласовать между собой, можно найти в интернете.

    Количество Цена Сумма
Материнская плата TYAN S8232 1 790 790
Процессор AMD Opteron 6282SE 2 1000 2000
Кулер Процессора Noctua NH-U12DO A3 2 60 120
Корпус Antec Twelve Hundred Black 1 200 200
Блок питания FSP AURUM PRO 1200W 2 200 400
Графический ускоритель AMD HD 7970 GHz Edition 2 500 1000
Графический ускоритель AX7990 6GBD5-A2DHJ 1 1000 1000
Infiniband адаптер X4 DDR Infiniband 1 140 140
Infiniband кабель X4 DDR Infiniband 1 30 30
        5680 (за один блок)

Для кластера таких конфигураций нужно две и стоимость их составит $11360. Его энергопотребление  при полной нагрузке будет около 3000Вт. Теоретически, производительность составит до 31Tflops.

Вариант 3 на платформе Tyan FT72B7015


Отличается этот вариант тем, что при восьми GPU только два CPU. Соответственно, производительность его в реальных задачах будет зависеть от способности программы сильно распараллеливаться.

    Количество Цена Сумма
Шасси (3000Вт) Tyan FT72B7015 1 4900 4900
Процессор Xeon X5680 2 1300 2600
Кулер Процессора SuperMicro  SNK-P0040AP4 2 40 80
Графический ускоритель AMD HD 7970 GHz Edition 8 500 4000
        11580

Теоретически, производительность составит до 32 Tflops.

Вариант 4 для LGA2011, кластерный
    Количество Цена Сумма
Материнская плата Supermicro X9DRG-QF 1 600 600
Процессор Intel Xeon E5-2687W 2 2000 4000
Кулер Процессора Supermicro SNK-P0050AP4 2 50 100
Корпус Antec Twelve Hundred Black 1 200 200
Блок питания FSP AURUM PRO 1200W 2 200 400
Графический ускоритель AMD HD 7970 GHz Edition 3 500 1500
Графический ускоритель AX7990 6GBD5-A2DHJ 1 1000 1000
Infiniband адаптер X4 DDR Infiniband 1 140 140
Infiniband кабель X4 DDR Infiniband 1 30 30
        7970 (за один блок)

Для кластера таких конфигураций нужно две и стоимость их составит $15940. Общее энергопотребление  при полной нагрузке будет около 4000 Вт. Теоретически, производительность составит до 39Tflops.

Автор: ValeriyKr

Источник

Суперкомпьютер своими руками / хабр

Охлаждение процессора

Современные процессоры могут потреблять от БП мощность 100 Вт и более. Это большая величина, поэтому на процессор устанавливают Cooler (охладитель), состоящий из металлического радиатора и вентилятора. Радиаторы могут быть только из алюминиевого сплава или из алюминиевого сплава с медной вставкой.

Медь проводит тепло лучше алюминия, поэтому вставку впрессовывают в центр радиатора, в месте контакта с металлической крышкой процессора. Между процессором и радиатором наносится тонкий слой теплопроводящей смазки, улучшающей тепловой контакт. Иногда может применяться жидкостная система охлаждения.

Она устанавливается в том случае, если невозможно установить достаточно громоздкий охладитель непосредственно на процессор из-за недостатка места. В этом случае тепло отводится жидкостью по трубкам к охладителю, установленному в удобном месте.

Вентилятор управляется схемой управления, расположенной на материнской плате. Если температура процессора в процессе работы увеличивается, схема управления отслеживает это и увеличивает обороты вентилятора. Отметим, что для охлаждения процессоров используются более качественные вентиляторы, с бОльшим ресурсом работы, чем в БП.

Уход за материнской платой

Многие полагают, что персональный компьютер — это своеобразный инструмент для работы, наподобие пилы или молотка. Понятное дело, что в таком случае пользователь абсолютно не прав. Компьютер, как и, в частности, материнская плата — это целая взаимодействующая система, состоящая из миллионов частей. Представьте себе, что материнская плата, лежащая на столе — это город, а миллиарды бит информации, ежедневно проходящих через неё — это жители. Понятно дело, что за своим инструментом нужно следить и ухаживать.

Когда производитель тестирует свой продукт, он не рассчитывает, что в нём поселятся насекомые или, хуже того, крысы. Наверно, польза профилактики компьютера очевидна, от того как вы относитесь к своему рабочему месту, будет зависеть то, как долго оно вам прослужит. Тем более, уход за материнской платой и внутренностями компьютера не займёт у вас много времени.

Хотя бы раз в месяц, а лучше чаще, полностью отключайте компьютер от сети и снимайте крышку с блока питания. В любом компьютерном магазине вы сможете купить баллон со сжатым воздухом, либо можете воспользоваться пылесосом, настроенным на выдув. Обязательно продуйте все радиаторы и уголки системного блока, избегая прямого контакта с платами и проводами.

Если вы давно не чистили системный блок, делайте это на улице и в марлевой повязке, чтобы не надышаться пыли. Ни в коем случае не используйте жидкости или аэрозоли. Помните, что пыль в системах охлаждения, да и на самих платах, способствует повышению температуры и может привести к их поломке. Поэтому уборка внутри компьютера — это не прихоть, а, скорее, жизненная необходимость.

Жизненно важные части любого компьютера

Компьютеры состоят из нескольких электронных чипов, каждый из которых имеет определённую функцию. Жизненно важные части, находящиеся в каждом компьютере, включают

  • материнскую плату,
  • жёсткий диск,
  • процессор,
  • ОЗУ (оперативное запоминающее устройство),
  • видеокарту,
  • блок питания и
  • другие дополнительные аксессуары,
  • например, такие как дисководы и беспроводные сетевые карты.

Материнская плата

Материнская плата – это большая плата (именно плата или, как иногда говорят, печатная плата, используя радиоэлектронную терминологию), к которой присоединяются все остальные детали компьютера.

Материнская плата компьютера

Материнская плата действует как станция управления, которая соединяет и объединяет другие части (отсюда и название – «материнская»).

Например, процессор, оперативная память и видеокарта подключены непосредственно к материнской плате. Также довольно часто встречается конфигурация, когда видеокарта смонтирована прямо на материнской плате. Каждый из перечисленных элементов компьютера имеет дело с различными аспектами обработки информации.

Оперативная память

Оперативная память хранит текущую рабочую информацию на компьютере. При открытии программы, например, Интернет-браузера, некоторая часть из оперативной памяти выделяется для работы этого браузера.

Оперативная память компьютера

После выключения компьютера вся информация из оперативной памяти автоматически удаляется. Сохранить свои труды (тексты, рисунки и т.п.) пользователь может, например, на жестком диске.

Процессор и видеокарта

Процессор и видеокарта обрабатывают информацию, необходимую для выполнения различных функций в компьютере.

Например, запуск игры на компьютере требует постоянного анализа информации. Выполнение этой задачи ложится на процессор и видеокарту.

Процессор

Процессор получает, обрабатывает и отправляет обработанную информацию в адрес других устройств компьютера. Тогда как видеокарта обеспечивает вывод обработанной информации на экран монитора компьютера (отсюда и название «видео» карта).

Жёсткий диск

Жёсткий диск выступает в качестве памяти для долгосрочного хранения информации. Жесткий диск на компьютероном сленге называют еще

  • винчестером,
  • иногда – хардом или
  • хард-диском.

Последнее название заимствовано из английского языка: Hard Disk.

Жесткий диск

В оперативной памяти информация хранится только во время работы  компьютера (это так называемая энергозависимая память).

А в жестком диске информация хранится и при отключенном компьютере (это так называемая энергоНЕзависимая память).

Информация о компьютере, музыка, фильмы и фотографии хранятся на жёстком диске. Это место также используется для хранения программ, таких, например, как текстовые редакторы или игры.

Блок питания

Наконец, важным элементом компьютера является источник электрического питания, который распределяет необходимую электроэнергию для работы каждой части компьютера. Один из основных шнуров от источника электропитания идёт к материнской плате для питания различных чипов.

Блок питания компьютера

Другие шнуры питания используются для работы устройств, смонтированных отдельно от материнской платы, например, для питания жестких дисков, дисководов  CD-дисков, вентиляторов охлаждения компьютера и прочих элементов.

Кроме того, ноутбуки имеют аккумуляторную батарею для того, чтобы пользователь мог при необходимости какое-то время работать без подключения зарядного устройства ноутбука к сети 220В.

Аксессуары

Есть много компьютерных частей, которые не являются необходимыми для функционирования системы, но которые являются несомненно важными для пользователей. Эти дополнения включают такие вещи, как CD- и DVD- приводы, беспроводные интернет карты, ТВ-тюнеры,  звуковые карты и др.

CD_DVD привод компьютера

Различные типы приводов дисководов (CD- DVD- и др.) не подключены непосредственно к материнской плате, а соединяются с ней и с блоком электропитания с помощью нескольких кабелей. Кабель подключения к материнской плате несёт информацию к дисководам и от них, а кабель подключения к источнику электропитания даёт приводу электричество для работы.

Беспроводные интернет карты, ТВ-тюнеры и звуковые карты подключаются непосредственно к материнской плате и не требуют отдельных кабелей для подачи питания от сети. Каждое из этих устройств обеспечивает определённую функцию в компьютере. Например, они дают более высокое качество звука или возможность смотреть телевизионные программы на мониторе компьютера.

Основные компоненты материнской платы настольного компьютера

Разъем для установки процессора

Разъем для установки процессора это прямоугольное посадочное место, на которое устанавливается процессор. В большинстве случаев разъем для установки процессора размещается в верхней части материнской платы, примерно по середине платы.

Разъемы для установки процессора отличаются в зависимости от производителя процессора (Intel или AMD), а также в зависимости от конкретной модели процессора. Универсальных материнских плат не бывает. Материнская плата всегда поддерживает процессоры только одного типа. Это нужно учитывать при выборе процессора и платы.

Информацию о поддерживаемых процессорах можно найти на официальном сайте производителя материнской платы.

Чипсет

Чипсет это основный компонент материнской платы. Как правило, чипсет находится намного ниже процессора. Это самая большая микросхема на плате и она закрыта радиатором.

Чипсет отвечает за работу всей платы, а также за взаемодействие процессора с остальными компонентами компьютера. От модели чипсета зависит, какими возможностями будет обладать материнская плата и компьютер в целом. В дешевые материнские платы встраиваются простые чипсеты, которые ограничивают функциональность компьютера. Например, все процессоры Sandy Bridge оснащаются встроенным графическим ускорителем, но использовать этот графический ускоритель могут только платы с чипсетом Z68.

При выборе материнской платы очень важно учитывать на базе какого чипсета она построена и какими возможностями обладает тот или иной чипсет. В более старых компьютерах чипсет состоит из двух микросхем

Эти микросхемы называются северным и южными мостами. Начиная с процессоров на базе архитектур Intel Nehalem и AMD Sledgehammer, возможности северного моста встраиваются прямо в процессор. Поэтому на плате размещается только одна микросхема чипсета

В более старых компьютерах чипсет состоит из двух микросхем. Эти микросхемы называются северным и южными мостами. Начиная с процессоров на базе архитектур Intel Nehalem и AMD Sledgehammer, возможности северного моста встраиваются прямо в процессор. Поэтому на плате размещается только одна микросхема чипсета.

Слоты для установки оперативной памяти

Слоты для установки оперативной памяти это длинные разъемы справа или по обе стороны от процессора. На плате может быть установлено 2, 4, 8 и больше слотов для оперативной памяти. Но, в большинстве случаев количество слотов небольшое.

Слоты для оперативной памяти могут быть различных типов (DDR1, DDR2, DDR3). Перед покупкой оперативной памяти не обходимо узнать тип поддерживаемой памяти, количество слотов на материнской плате, а также максимальной объем памяти, которые поддерживает плата. Эту информацию можно получить на официальном сайте производителя платы.

Слоты расширения

Слоты расширения это слоты в нижней части платы. В отличие от слотов оперативной памяти, которые размещаются вертикально, слоты расширения расположены горизонтально. Кроме этого платы, установленные в слоты расширения, крепятся к корпусу компьютера с помощью специального винта.

На данный момент используются только два типа слотов расширения. Это PCI Express и PCI. Видеокарты устанавливаются в слоты PCI Express. Остальные платы (звуковые платы, ТВ-тюнеры и т.д.) могут устанавливаться как в PCI Express, так и в PCI.

SATA разъемы

SATA разъемы – это разъемы, предназначенные для подключения жестких дисков, оптических дисководов, а также SSD накопителей.

Как правило, SATA разъемы обозначаются красным цветом и размещаются в нижней части материнской платы.

Разъем питания

Разъем питание это разъем, с помощью которого материнская плата получает питание от блока питания. Как правило, этот разъем окрашен белым цветом и размещается в правой части материнской платы.

Технологии энергосбережения

Повышенное внимание к «зеленым» технологиям, требующим энергосберегающих и экологически безопасных решений, и обеспечение важных для материнских плат характеристик, вынудило многие компании-производители разрабатывать различные решения в этой области.

С постоянным увеличением популярности электронных приборов на протяжении ближайших 20—30 лет Евросоюз решил ввести эффективную стратегию для решения вопросов энергопотребления.
Для этого были выпущены требования по энергоэффективности — ErP (Energy-related Products) и EuP (Energy Using Product). Стандарт разработан для определения энергопотребления готовых систем. По требованию ErP/EuP, система в выключенном состоянии должна потреблять менее 1 Вт мощности.

Спецификации ErP/EuP 2.0 намного строже первой версии. Для соответствия ErP/EuP 2.0 (вступила в действие в 2013 году) полное энергопотребление компьютера в выключенном состоянии не должно превышать 0,5 Вт.

  • EPU Engine
  • Ultra Durable (версии 1, 2 и 3) — технология от Gigabyte, призванная улучшить температурный режим и надежность работы материнской платы, которая подразумевает:
    • Увеличенная (удвоенная) толщина медных слоев толщиной 70 мкм (2 унции/фут²) как для слоя питания, так и для слоя заземления системной платы снижает полное сопротивление платы на 50 %, что обеспечивает снижение рабочей температуры компьютера, повышение энергоэффективности и улучшение стабильности работы системы в условиях разгона.
    • Использование полевых транзисторов, обладающих пониженным сопротивлением в открытом состоянии (RDS(on)). Транзисторы преобразователей питания +12 вольт выделяют относительно много тепла и, когда говорят об охлаждении подсистемы питания процессора, то подразумевают именно их.
    • Использование дросселей с ферритовым сердечником — эти дроссели обеспечивают меньшие потери энергии и меньший уровень электромагнитного излучения.
    • Использование бессвинцового припоя.
    • Повторное использование картона и пластика упаковки.

Привод DVD

Привод DVD используется для чтения и записи дисков. Он поддерживает несколько видов CD и DVD. Диски используются для хранения информации. Существуют как однократно записываемые диски (CD-R, DVD-R), так и перезаписываемые (CD-RW, DVD-RW). Считывание и запись данных производятся тончайшим лазерным лучом с помощью системы фокусировки.

Система фокусировки включает в себя небольшую пластмассовую линзу. Постепенно на ней оседает пыль, препятствующая прохождению лазерного луча. При этом считывание диска может замедляться. В тяжелых случаях диск не считывается вовсе.

Для очистки линзы требуется разборка привода. Отметим, что если диск поцарапан, считывание также замедляется (либо диск не считывается совсем), поэтому диски надо беречь механических воздействий.

В последнее время появились приводы, поддерживающие диски Blue-Ray, имеющие повышенную емкость. Они поддерживают, конечно, и «старые» CD и DVD диски. Информация на них упакована более плотно, и используется лазер с меньшей длиной волны.

К приводу подключается питающий шлейф (с помощью контактного разъем блока питания) и информационный, подключающийся к материнской плате. В настоящее время для обмена информацией в большинстве компьютеров используется последовательный скоростной интерфейс SATA.

На сегодня пока все. В следующем посте мы завершим краткое знакомство с устройством компьютера.

С Вами был Vsbot.  До новых встреч!

Зачем компьютеру материнская плата

Без лишних слов перечислим основные функции материнской платы:

  1. Объединяет все «внутренности» компьютера между собой (на ней установлен сокет для процессора, разъёмы под ОЗУ и графический адаптер и т.д).
  2. Материнка превращает мышку, дисплей, системный блок, клавиатуру и другие компоненты – в единую рабочую экосистему.
  3. Отвечает за то, чтобы ЦП контролировал работу других частей компьютера. То есть материнская плата не только превращает все компоненты ПК в одно целое, но еще и поддерживает связь между ними.
  4. Материнская плата отвечает за передачу картинки на монитор (в случае интегрирования в нее графической карты).
  5. Системная плата отвечает за звук компьютера, поскольку в настоящее время огромное число моделей плат имеет встроенную звуковую карту.
  6. Обеспечение доступа в интернет — современные материнки обладают встроенным сетевым адаптером.

Ошибки в ремонте материнской платы

Рассмотрим несколько типичных ошибок, которые делают начинающие ремонтники. Избегайте этих «граблей».

Напоминаем, что при ремонте материнской платы нежелательно использовать паяльник более 40 Вт. В противном случае можно перегреть места пайки и необратимо повредить контактные площадки и токопроводящие дорожки платы.

Жало паяльника должно быть хорошо отформовано, и за этим нужно постоянно следить. Дело в том, что постепенно медь жала потихоньку растворяется в припое. И на поверхности жала образуются раковины. Из-за этого приток тепла к месту пайки ухудшается.

Кроме того, корявая поверхность жала может легко повредить контактные площадки и токопроводящие дорожки материнской платы.

После выпаивания неисправных конденсаторов затекший припой из отверстий нужно удалять только деревянной палочкой.

Металлическими предметами делать этого нельзя! Дело в том, что материнская плата имеет несколько контактных слоев, а внутренняя металлизация в отверстиях соединяет эти слои.

Металлические предметы (скрепки, иглы от шприца и т.д.) могут повредить металлизацию, и контакт между слоями исчезнет. Восстановить его невозможно! Шансы на то, что материнская плата нормально заработает после такого ремонта, уменьшаются.

Некоторые ремонтники высверливают затекший в отверстия припой тонким сверлом. В этом случае повредить металлизацию еще легче. Никогда так не делайте!

Иногда вместо специальных конденсаторов (с малым ESR) берут обычные, подешевле. Как вы думаете, что будет в этом случае?

Правильно, они очень быстро выйдут из строя.

Повышенное ESR приведет к тому, что они будут сильнее греться, и быстрее деградируют.

Или материнская плата вообще не заведется.

Специальные конденсаторы бывают нескольких типов – от дорогих до дешевых.

Если ваша плата проработала уже несколько лет, то, видимо, нет смысла использовать дорогие. Ведь скоро вы либо сделаете апгрейд, либо смените компьютер. В этом случае можно использовать, например, конденсаторы CapXon. Они недорогие и среднего качества.

При их установке можно рассчитывать на то, что плата еще год-два поработает. А при благоприятных условиях – и больше.

Иногда при замене конденсаторов действуют по принципу «чем больше, тем лучше». Или когда нет конденсаторов нужной емкости, берут с емкостью побольше, чтобы «уж точно хватило». Делать этого не следует. Нужно ставить конденсаторы именно той емкости, которая была!

Установка конденсаторов большей емкости приведет к тому, что низковольтный стабилизатор ядра процессора (именно там чаще всего выходят из строя конденсаторы) будет еще работать в еще более тяжелом режиме. Импульсы тока через полевые транзисторы-ключи будут больше, они перегреются, и могут выйти из строя.

У конденсаторов есть и такой параметр, как рабочее напряжение. Типовые значения – 4; 6,3; 10; 16 В. Необходимо использовать конденсаторы с рабочим напряжением не меньше того, которое было. При установке конденсаторов с меньшим напряжением они сразу выйдут из строя!

Конденсаторы с бОльшим рабочим напряжением использовать можно. Другое дело, что они могут быть больше по габаритам, что затруднит их установку.

Ну, все, друзья, заканчиваю. Скажу вам – не бойтесь практических дел! Вы ведь все равно собирались избавиться от неисправной «материнки», не так ли? Попробуйте ее оживить! Если получится – вы не только сэкономите деньги, но и поднимете себе самооценку, что однозначно хорошо.

Напоследок отметим: бывают случаи, когда материнскую плату отремонтировать не получается. Всякое бывает в этой жизни… Иногда приходится покупать новую.

Купить можно в этом .

До новых встреч!

Устройство

Итак, в общих чертах мы разобрались что такое материнская плата и для чего ей нужен чипсет. Но, как он устроен до сих пор остается неясно. Давайте исправим эту оплошность. Заводя разговор о устройстве чипсета, в первую очередь определитесь о какой модели идет речь – старой или новой. Это имеет принципиальное значение.

Старые модели построены на взаимодействии двух отдельных блоков микросхем. Они назывались Северный и Южный мост. Название отражает их расположение на МП, относительно других элементов. Северный мост выполняет функции:

  • Обеспечения взаимодействия процессора с графическим устройством;
  • Обеспечение взаимодействия элементов оперативной памяти и процессора;

В свою очередь, Южный мост позволяет:

  1. Передавать сигналы от центрального процессора к накопительным дискам персонального компьютера;
  2. Координировать работу звуковой карты;
  3. Управлять оптическими приводами;
  4. Работа с прочими периферийными устройствами через контроллеры: USB, PCI, SATA и IDE;

Обратите внимание! Работа с различными элементами у каждого моста реализуется посредством системных шин, с различной пропускной способностью. Новые модели построены по другой архитектуре, в которой Северный мост интегрируется в процессор и в качестве самостоятельного элемента остается только Южный мост

Такая технология позволяет увеличить скорость обработки и передачи информации, увеличивая быстродействие. Кроме того, использование технологии интегрированного моста дает возможность:

Новые модели построены по другой архитектуре, в которой Северный мост интегрируется в процессор и в качестве самостоятельного элемента остается только Южный мост. Такая технология позволяет увеличить скорость обработки и передачи информации, увеличивая быстродействие. Кроме того, использование технологии интегрированного моста дает возможность:

  • Уменьшить затраты на производство МП;
  • Освободить место, занимаемое Северным мостом, для других компонентов;
  • Элементы охлаждения процессора помогают поддерживать рабочую температуру чипсета в комфортном диапазоне, что сказывается на работе и долговечности;
  • За счет интеграции моста в процессор, снижается общее потребление энергии;

Подготовка к ремонту материнской платы

Мы не будем рассматривать сложных технологий замены с использованием паяльных станций, вакуумных отсосов – это удел сервисных центром и продвинутых ремонтников.

Будем использовать обычный отечественный паяльник мощностью 40 Вт, спиртоканифольный флюс, оловянно-свинцовый припой и заостренную деревянную палочку.

Жало паяльника надо заточить определенным образом. Оно должно быть такой ширины, чтобы, по возможности, одновременно нагревать оба вывода.

Желательно иметь ЛАТР или автотрансформатор с отводами и переключателем для регулировки температуры жала паяльника.

Спиртоканифольный флюс можно получить, растворив порошкообразную канифоль в этиловом спирте 96 градусов.

Микросхема BIOS

BIOS представляет собой микросхему, с определенными тестовыми и загрузочными программами для ЦП, ведь на начальном этапе процессор еще не знает, как работать со всеми устройствами, расположенными в ПК. Находится эта микросхема в непосредственной близости от ЦП и запитана от отдельной батарейки —  «таблетки», расположенной на плате, рядом со слотами расширения.

  • Первоначальное тестирование происходит без участия процессора. Только после проверки электронных элементов компьютера на предмет отсутствия короткого замыкания, и соответствия токов в БП, BIOS «разрешает» подавать блоку питания необходимый ток на плату и процессор.
  • После, ЦП считывает с БИОС определенный алгоритм действий, благодаря которым происходит тестирование работоспособности всех компонентов ПК. Если все в порядке, то производится запуск операционной системы, расположенной на «винчестере». После этого, все управление ПК передается исключительно операционной системе.

Благодаря своей работе, BIOS незаметно для пользователя выполняет одну из важнейших функций в компьютере.

Модули памяти

В настоящее время существует несколько типов модулей оперативной памяти – DDR, DDR-2, DDR-3.

Они отличаются друг от друга частотой, на которой они работают, напряжением питания и, конечно же, защитой «от дурака».

Каждый модуль содержит вырез в своей нижней части, а слот (разъем материнской платы) – соответствующий выступ. У разных типов модулей памяти имеются разные ключи. Некоторые материнские платы могут поддерживать два вида модулей памяти.

Разъемы модулей памяти имеют защелки для надежной фиксации. Модуль вставляется в разъем с некоторым усилием. Ответная часть разъема на материнской плате стремится из-за сил упругости «выпихнуть» модуль как «незваного гостя». Защелки этому препятствуют.

К настоящему времени память DDR почти вышла из употребления, и новые материнские платы ее не поддерживают.

Модуль содержит обычно, кроме собственно микросхем памяти, и маленькую микросхему (SPD) с последовательным доступом. В ней хранятся тайминги (задержки) для этого модуля.

В BIOS существует возможность задать тайминги памяти самостоятельно или считать их из микросхемы SPD. При оверклокинге (разгоне) устанавливаются укороченные тайминги.

Со временем контакты в разъемах модулей памяти также могут ослабеть, из-за этого возможны «зависания» компьютера. Или он вообще может не загружаться. Лечится это тем же простым способом – необходимо вынуть модуль и вставить обратно, предварительно протерев его контакты кусочком материи, смоченной этиловым или изопропиловым спиртом.

Россиянин собрал домашний суперкомпьютер

Россиянин собрал домашний суперкомпьютер

Alexander Antipov

В основе суперкомпьютера — шесть процессоров Intel Atom 230 с соответствующими материнскими платами. Таким образом, на эту машину можно установить до 6 операционных систем, не прибегая к виртуализации.

Мощность мировых суперкомпьютеров растет не по дням, а по часам, о чем свидетельствует новая версия рейтинга 500 мощнейших вычислительных комплексов мира. Впрочем, в нем собраны классические суперкомпьютеры, занимающие целые комнаты. При этом уже есть вычислительные комплексы размером с обычный системный блок. Один из таких компьютеров собрал наш соотечественник Александр Горлов.

Что же представляет собой этот вычислительный комплекс? По словам его создателя, это суперкомпьютер начального уровня, собранный из комплектующих, которые можно купить в любом магазине. Если говорить точнее, то в корпус мидитауэр Александр Горлов установил шесть вычислительных модулей на основе процессора Intel Atom 230 и набора системной логики Intel 945G. В каждом из этих модулей есть по два порта SATA, один слот для оперативной памяти DDR2 объемом до двух гигабайт и встроенная графика. Также в корпусе установлены два свича по пять портов от компании Dlink.

Наверное, сейчас у многих читателей появилась на лице улыбка. Какой же суперкомпьютер с маломощными нетбучными процессорами Atom? Ведь они никак не совместимы с выдающимися вычислительными возможностями. Но не стоит забывать, что суперкомпьютер — это не только машина с впечатляющей производительностью. В данном случае суперкомпьютер — это машина, которая формально состоит из нескольких компьютеров, объединенных конструктивно и программно.

Если говорить подробнее, то это значит, что на такую машину можно устанавливать шесть полноценных операционных систем без каких-либо виртуальных машин. Соответственно, с подобным ПК можно запросто построить, например, сеть для дома или офиса, объединяющую множество ПК, или создать вычислительный кластер.

А какие возможности это чудо-техники открывает для геймеров! Они, возможно, немного модернизировав суперкомпьютер, могут запросто играть в режиме 4D. То есть к такому компьютеру можно подключить 4 монитора, что в итоге позволит игроку, вертя головой, видеть игровую ситуацию со всех сторон.

Александр Горлов подчеркивает, что собрал лишь бюджетный вариант своего суперкомпьютера. Однако его возможности уже впечатляют. При этом, по словам Александра, его детищу есть куда расти. В частности, почти ничего не меняя в суперкомпьютер можно установить более продвинутые процессоры Atom, а если немного модернизировать систему, то в нее можно установить процессоры старших семейств Intel и даже дискретную графику.


Мы рассказываем о самых актуальных угрозах и событиях, которые оказывают влияние на обороноспособность стран, бизнес глобальных корпораций и безопасность пользователей по всему миру в нашем Youtube выпуске.
Поделиться новостью:

Как собрать суперкомпьютер

Суперкомпьютер это вид ПК, являющийся самым мощным компьютером, когда-либо созданным. Создание суперкомпьютера сравнимого с самыми эксклюзивными компьютерами чрезвычайно дорогой процесс, в то время как вы сами можете сконструировать в домашних условиях суперкомпьютер по меньше, за относительно небольшую цену (менее 2000 долларов). Такой вид суперкомпьютера называется «Беовульф» и его можно соорудить на дешёвым железе и операционной системе Linux с открытым доступом.

Собираем компьютер своими руками или самодельный суперкомпьютер (Supercomputer).

Самостоятельно собирая суперкомпьютер, помните индивидуальные части самого железа не обязательно должны быть самими мощными. С каждым новым ПК, который вы добавляете к вашему кластеру для сборки суперкомпьютера, железо будет ещё более высокоэффективным, поэтому старайтесь выбирать железо по соотношению цены и мощности. Даже если техническое оборудование относительно мелено работает его можно использовать для создания мощного суперкомпьютера. Если задействовано достаточное количество других устройств.


Для вашего программного обеспечения (ПО) следует использовать Linux с открытым доступом, такое как Ubuntu, так как ОС Linux лучше всего подходит для создания кластеров, не затрачивая огромные средства на софт или технические устройства. Несмотря на то, что процесс конфигурации софта суперкомпьютера является не простым, данный процесс выполняется по инструкции. Вы можете зайти на сайты посвященным разработчикам железа, в форумы, блоги для более подробного описания по установке программ на самодельный суперкомпьютер.

Продолжаем собирать суперкомпьютер своими руками

Все части компьютеров, которые вы используете, должны соответствовать поставленным вами целям. В целом, у суперкомпьютера будет обширная память: 1 терабайт достаточно распространённый объём памяти. Также встречается память в 16 гигабайт и более, а мощность всех процессоров проходит через центральный процессор. Скорость каждого процессора может быть низкой (1Ггц или около того). Но общая мощность всех процессоров обеспечивает необычайную скорость суперкомпьютера.

Подсказки и предупреждения по сборке супер компьютера своими руками:

Если вы собираетесь использовать собранный в домашних условиях суперкомпьютер длительное время, убедитесь что через место, где супер-компьютер расположен, проходит достаточное количество воздушного потока. Лучше всего разместить суперкомпьютер в комнате с работающим кондиционером, так как это защитит суперкомпьютер от перегревания. Ещё один способ не давать компьютеру перегреваться разместить компоненты отдельно друг от друга с наименьшим количеством препятствий между ними. Чем больше задействовано техники, тем сложнее уберечь суперкомпьютер от перегрева.

Так как вы собрали собственный суперкомпьютер, у вас есть возможность измерить его производительную силу с помощью компьютерных программ, доступных в Интернете. Данные программы измерят мощность вашего компьютера в флопах (компьютерный термин). Определяющий сколько операций с плавающей точкой суперкомпьютер способен производить в секунду.

Желаем вам собрать самый мощный суперкомпьютер в России и в мире.

Для применения суперкомпьютеров в энергетике много возможностей — Энергетика и промышленность России — № 05 (289) март 2016 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 05 (289) март 2016 года

В России первый такой компьютер – «Ломоносов» запустили семь лет назад на базе МГУ, и он был тринадцатым в мире по мощности. Сегодня «Ломоносов» занимает 95‑ю строчку в мировом рейтинге суперкомпьютеров. «Мы делаем первоклассные компьютеры и гордимся этим», – говорит коммерческий директор ОАО «Т-Платформы» Игорь Глухов.

Гордиться действительно есть чем: «Т-Платформы» – лидер российской суперкомпьютерной индустрии и ведущий отечественный разработчик оригинальной вычислительной техники для массового ИТ-рынка. О месте суперкомпьютеров на российском рынке и достигнутых с их помощью успехах журналист «ЭПР» узнала из первых уст.

– Игорь Валентинович, насколько высока реальная потребность в суперкомпьютерах в России?

– В России этот сегмент четырнадцать лет назад начала развивать наша компания. Сначала мы собирали суперкомпьютеры из того, что было под рукой, затем открыли свой дизайн-центр, занялись собственными разработками. В 2009‑м в МГУ им. М. В. Ломоносова на площади в 252 квадратных метра установили суперкомпьютер «Ломоносов».

Сейчас наблюдается интересный тренд: раньше суперкомпьютеры в основном использовали ученые, научные группы и студенты, теперь же они востребованы и в промышленности. Инженеры, которым прежде, чтобы произвести расчеты, приходилось изготавливать разнообразные модели из подручных материалов, сегодня могут провести моделирование при помощи суперкомпьютера, не покидая рабочего места.

– В каких сегментах наиболее востребованы ваши разработки?

– В первую очередь, в промышленности – для серьезных вычислений: создания гидрогазодинамических, термодинамических, прочностных моделей. Кроме того, суперкомпьютеры помогают успешно решать задачи по биомеханике, биоэнергетике, нанолекарствам – словом, там, где исследования можно перевести на новый – молекулярный уровень. Мы не делаем специализированных суперкомпьютеров, не ориентируемся на какой‑либо конкретный сегмент. В любом сегменте, где нужна вычислительная мощность и графические ускорители, можно использовать наши изделия.

– В 2013 году «Т-Платформы» попали под санкции властей США из‑за подозрения в деятельности, противоречащей интересам американской национальной безопасности. Как это отразилось на деятельности компании, сложно ли было вернуться на прежние позиции?

– Мы попали под самые серьезные санкции – нам запретили не просто использовать продукты, выпускаемые американскими компаниями, но и продукты, сделанные с использованием американских компонентов. Кроме того, нас попытались загнать в информационный вакуум, пресекая все контакты с западными техническими специалистами. Компании, которая привыкла быть на передовых позициях в электронике, общение с инженерами других компаний крайне важно – при разработке сложных и масштабных систем необходимо постоянно взаимодействовать с большим количеством людей. Да и нетехнические специалисты шли с нами на контакт неохотно. В результате мы были вынуждены заморозить все работы по электронике. Работы по механике, конструктивам, которые осуществляем самостоятельно, где могли – продолжали, здесь требуется меньше внешних знаний, можно обойтись своими силами.

Постсанкционный период был сложным. Сфера разработки технических устройств отличается тем, что, не получая никакой технической информации, кроме как из интернета, выпадаешь из мейнстрима, и вернуться на прежние позиции непросто. Тем не менее в предыдущие годы нами был сделан серьезный задел, мы уверенно чувствовали себя на рынке, и благодаря государству, которое многое сделало для того, чтобы наша компания вышла из санкционного списка, благодаря клиентам, верившим в нас и давшим возможность после возвращения возобновить деловые отношения, мы вернулись к работе. Замечу, что пока мы находились под санкциями, а это длилось девять месяцев – для бизнеса срок приличный, клиенты от нас не отвернулись, многие отодвигали свои проекты до нашего возвращения на рынок.

– В одном из интервью генеральный директор «Т-Платформ» Всеволод Опанасенко говорил, что загрузка крупнейшего в России суперкомпьютера «Ломоносов» близка к критической. Выходит, велика потребность во втором таком же сверхмощном устройстве?

– Колоссальная загрузка «Ломоносова» связана с повышенным интересом российских ученых к данной разработке. В 2014 году на нем работали более шестисот рабочих групп. Еще один подобный суперкомпьютер, который мы условно назвали «Ломоносов-2», создан, сейчас вводится в эксплуатацию. Мне бы хотелось отметить один принципиальный момент и проиллюстрировать, как развиваются технологии. Если «Ломоносов», мощность которого составляет 2 петафлопса (флопс – единица измерения производительности компьютера, показывающая количество операций с плавающей запятой в секунду, петафлопс – 1015 флопсов), представляет собой комнату размером со школьный спортзал, то «Ломоносов-2» тоже занимает комнату размером со спортзал, но стойка размером в два шкафа второго «Ломоносова» аналогична по мощности старому «Ломоносову». Для нас это колоссальный шаг вперед.

Вообще, сейчас нет проблемы сделать суперкомпьютер любой мощности. Проблема в том, что для его размещения требуется достаточная площадь и необходимо обеспечить максимально низкое потребление электроэнергии.

– Прошлым летом вы представили моноблочный компьютер «Таволга Центурион», который благодаря модулю доверенной загрузки обеспечивает защиту данных и предотвращает несанкционированный доступ к системе. Какой категории потребителей интересен этот продукт?

– Действительно, мы установили в моноблочный компьютер «Таволга» модуль доверенной загрузки и получили защищенный моноблок «Таволга Центурион». Этот продукт очень востребован, поскольку обеспечивает защиту данных, в первую очередь от несанкционированного доступа – что важно для компаний, беспокоящихся о сохранности конфиденциальной информации. Модуль доверенной загрузки не позволяет загрузить компьютер без определенных действий: если у вас нет ключа или секретного слова, он не загрузится на самом первом этапе. Та же Windows, например, позволяет получить доступ к жесткому диску, обойдя защиту, а наша система сделана иначе.

Эта разработка интересна тем, кто беспокоится о безопасности своих данных, в частности Министерству внутренних дел, государственным органам, а также коммерческим компаниям с точки зрения защиты конфиденциальной информации.

Перед тем как представить эту разработку, мы посчитали, во сколько нам обойдется данный продукт. Расчеты показали, что дороговато. С другой стороны, мы ведь установили хороший моноблок, матрицу full-HD-разрешения. Когда вышли с этим продуктом на рынок, то были удивлены: оказалось, моноблоков с такими характеристиками очень мало, однако, несмотря на это, продукты конкурентов стоят дороже. Сейчас стоимость моноблока «Таволга Центурион» – в пределах 1000 долларов США. Стоимость называем в долларах, потому что зависим от колебания курса доллара и, чтобы быть коммерчески успешными, вынуждены закупать комплектующие за рубежом. Как коммерческая компания, мы вынуждены считать прибыль и убытки, и сегодня производить в Юго-Восточной Азии выгоднее и дешевле.

– Были разговоры о переносе вашего производства печатных плат и корпусов с системами охлаждения и электропитания в Россию. Какие условия необходимы для локализации производства в нашей стране?

– На самом деле наши суперкомпьютеры производятся, собираются и настраиваются в России. Здесь же происходит отладка, поиск дефектов. Да, мы закупаем комплектующие и производим материнские платы в Юго-Восточной Азии, но могу заверить: проблем с переносом производства на территорию России нет. Более того – немногочисленные отечественные партнеры производят серверные и материнские платы по вполне конкурентной цене.

Конечно, государству выгодно локализовать производство в России, ведь это подразумевает создание новых рабочих мест, развитие компетенций инженеров, и выпускникам технических вузов не придется уезжать за рубеж – они смогут реализовывать свой потенциал здесь.

Главное условие, необходимое для локализации производства, – желание. Полтора года назад мы искали партнеров для производства механики, изготовления корпусов. Было удивительно, когда мы просили компании, имеющие хорошие станки и все, что требуется для производства, изготовить опытную партию, чтобы оценить качество и впоследствии сделать крупный заказ, а в итоге получали некачественную продукцию. У самих людей должно быть желание делать свою работу хорошо и качественно. Других трудностей локализации производства я не вижу.

– Сегодня нефтяные компании, не располагая суперкомпьютерами, для обработки данных сейсморазведки и моделирования резервуаров собственных месторождений обращаются к западным компаниям. Не выгоднее ли им получать эти услуги в России либо обзавестись собственным суперкомпьютером? Вообще, насколько предлагаемые вами решения востребованы в энергетической отрасли?

– У нашей дочерней компании «Т-Сервисы» есть опыт взаимодействия с гидроэнергетическими компаниями по расчетам работ лопаток, турбин. В целом в энергетике много возможностей для применения суперкомпьютеров, моделирования, расчетов.

Российские нефтяные компании действительно не имеют собственных суперкомпьютеров. Исторически сложилось, что они используют мировое программное обеспечение, их интересуют не вычислительные мощности, а проверенные алгоритмы, реализованные в изделиях западных поставщиков. Однако и в России есть свои моделирующие комплексы, разработанные с учетом нашей специфики, особенностей, имеющихся ноу-хау. Тем не менее нефтяные компании относятся к продуктам отечественных разработчиков с недоверием – другого объяснения не нахожу: ни качеством, ни производительностью эти продукты не отличаются от предлагаемых на Западе. Конечно, им было бы выгоднее получать эти услуги в России, еще выгоднее обзавестись собственным суперкомпьютером. Полтора-два года назад они начали об этом задумываться, и мы взаимодействуем с компаниями нефтяной и нефтегазовой отрасли, делаем эскизные проекты, понимая, что в больших компаниях бизнес-процесс выстроен определенным образом, подобные решения не принимаются спонтанно.

– Вы уже упоминали о дочерней компании «Т-Сервисы». За что она отвечает?

– Компания «Т-Сервисы», созданная как центр компетенций по использованию прикладного программного обеспечения и проведению моделирования, оказывает полный комплекс услуг – от предоставления ресурсов, сдавая свои вычислительные мощности в аренду, до решения инженерных и других задач заказчика. Также компания ведет собственные разработки в этой области, создает модели и дополнения к существующим пакетам программного обеспечения, чтобы осуществлять более качественные и надежные расчеты.

Например, сейчас «Т-Сервисы» разрабатывает алгебраический решатель разряженных систем дифференциальных уравнений. В прошлом году компания выиграла тендер исследовательского центра «Транснефти» на моделирование взрывоопасных процессов, происходящих в резервуарах с нефтью и нефтепродуктами, и последствий возможных пожаров. Данный проект уже в работе, но по условиям контракта мы не можем раскрывать его подробности.

– В 2015 году «Т-Платформы» построили в немецком исследовательском центре города Юлих одну из самых мощных зарубежных вычислительных систем на базе российского оборудования. Насколько важен для вас этот проект?

– Проект в Германии для нас был особенным, поскольку, как ни странно, это первая в российской истории поставка отечественной вычислительной техники такого объема за рубеж. Мы выиграли тендер в противоборстве с крупными западными компаниями. По результатам конкурса недовольные коллеги обратились в немецкий суд с претензией обоснованности выбора в качестве победителя нашей компании, но, изучив представленные аргументы, суд не стал принимать дело к рассмотрению. Еще один важный момент – вычислительное оборудование, поставленное в Германию, полностью разработано и произведено российскими инженерами. По условиям контракта, допускается некий процент неработоспособности оборудования в конкретный момент времени, поскольку суперкомпьютеры представляют собой сложную систему со множеством вычислительных узлов – по статистике, какая‑то часть из них всегда выходит из строя. В этом плане наш показатель в четыре раза лучше, что говорит о надежности оборудования.

– Достаточно ли в России высококвалифицированных кадров для построения суперкомпьютеров, работы на них и их обслуживания?

– Всегда считалось, что советские и российские инженеры – лучшие в мире, так и есть. Тем не менее высококвалифицированных специалистов в стране мало. Мы пытаемся внести посильный вклад в обучение будущих инженеров, приглашая на стажировку студентов старших курсов, по результатам которой один из них может получить работу. Специалистам, работающим с суперкомпьютерами, безусловно, требуется специальная подготовка, но немногие учебные заведения могут ее дать. Хорошая школа со своими традициями есть в МГУ, где очень качественно подходят к преподаванию, стараются быть на передовом крае науки.

– Нет ли в связи со сложной геополитической обстановкой предвзятого или недоброжелательного отношения к вам как к производителю на Западе?

– К счастью, нет, но в последнее время в связи со сложной ситуацией стали относиться с некой опаской, что понятно: суперкомпьютер ставится не на год или два, люди вкладывают в это серьезные деньги и хотят быть уверенными, что через пять лет с компанией, которая будет обслуживать их суперкомпьютеры, ничего не случится.

– Суперкомпьютеры предназначены для решения наисложнейших задач. Каких успехов удалось достичь благодаря применению вашего оборудования?

– При МГУ есть рабочая группа, занимающаяся разработкой лекарств. По их словам, главное при создании нового препарата – провести его испытания. Стандартно процесс проверки одного варианта занимает три месяца, а суперкомпьютер осуществляет этот процесс за два часа. Таким образом, оперативно отсекаются заведомо неправильные варианты. В результате продвинулись разработки лекарств против гриппа и СПИДа.

Если говорить об энергетике, значительно ускорилось моделирование турбинных лопаток. Кроме того, облегчилась задача моделирования нефтегазовых пластов, что раньше было сложно сделать вручную. Вообще, мощности суперкомпьютера позволяют специалисту в режиме реального времени наблюдать за тем, как молекула сталкивается с другими молекулами, как происходит обтекание, распределение газа, и сразу же вносить коррективы.

Кстати, форма для российских прыгунов с трамплина для Олимпиады в Сочи также моделировалась на нашем оборудовании.

– На чем планируете сконцентрировать внимание в 2016 году?

– В портфеле проектов на текущий год достаточное количество поставок. В то же время чувствуем в себе силы развиваться и в других направлениях, поскольку наши компетенции в области разработки электронной вычислительной техники, без ложной скромности, находятся на самом высоком уровне в России. Мы хотим попробовать себя на рынке более массовых устройств. Моноблок «Таволга» стал первой ласточкой в этом направлении. Кроме того, наша дочерняя компания «Байкал Электроникс» в прошлом году выпустила на рынок процессор «Байкал». Планируем уделить большое внимание разработке устройств именно на «Байкале», чтобы не только схема и топология были наши, но и чтобы в устройствах использовали отечественные процессоры.

Создайте суперкомпьютер своими руками: Часть 1! | Ли Бардон

Хорошо, возможно, «Суперкомпьютер» — это немного грандиозно, но к концу этой серии из трех частей у вас будут знания, необходимые для создания собственного домашнего кластера параллельных вычислений с использованием широко доступных материалов. И самое приятное то, что он не только недорог в эксплуатации (благодаря архитектуре на базе ARM), но и весь проект обойдется вам менее чем в 400 фунтов стерлингов, плюс день или два вашего времени.

Скорее всего, если вы дочитали до этого места, вы уже понимаете возможные варианты использования и преимущества.Но на всякий случай я сначала обрисую свои собственные причины взяться за этот проект.

Когда-то я был аспирантом по вычислительной геофизике. Вскоре после (давным-давно) я уехал, чтобы заняться совершенно не связанным, нетехническим бизнесом … прежде, чем в конечном итоге решить, что я упустил вызов и острые ощущения от исследования. В результате я посвятил большую часть прошлого года тому, чтобы делать все возможное, чтобы улучшить свои навыки программирования и обработки данных. Поступая таким образом, я восстановил отношения с контактами в академическом мире и недавно вступил в некоторые неформальные исследовательские коллаборации.

1а. Вычислительные потребности

Моя роль в этом сотрудничестве включает в себя обработку больших наборов геопространственных данных различными способами, прежде чем применять некоторый анализ машинного обучения. К сожалению, поскольку в настоящее время я не являюсь официальным членом какого-либо исследовательского учреждения, моим единственным вычислительным инструментом является ноутбук. Хотя, безусловно, можно выполнить большинство этих анализов на моем ноутбуке, в некоторых случаях это может занять много часов, в течение которых загрузка ЦП постоянно высока.

Конечно, создание собственного домашнего кластера — не единственное решение для энтузиастов науки о данных с относительно высокими вычислительными требованиями: существует множество вариантов облачных вычислений, которые могут выполнить аналогичный подвиг, и, возможно, даже дешевле (в зависимости от ваших требований).Но вычислительная необходимость — не единственная моя причина…

1б. Возможность учиться

Во время моего последнего пребывания в качестве студента-исследователя, специализирующегося на вычислениях, у нас было два варианта, когда дело доходило до моделирования и / или обработки данных.

Первый вариант заключался в использовании настольных рабочих станций лаборатории для моделирования испытаний меньшего масштаба и для постобработки. Это были 16-ядерные машины с гораздо большими возможностями, чем у среднего настольного ПК; и гораздо больший ценник.Учитывая мой минимальный бюджет, я знал, что это не вариант. Кроме того, несмотря на то, что рабочие станции были мощными и обычно доступными, они не могли использовать методы параллельных вычислений.

Второй вариант заключался в выделении времени на молниеносные современные университетские или национальные суперкомпьютерные кластеры, которые могли бы справиться со всем, что мы им бросим. Однако они также разделяются многими-многими исследователями, и ресурсы выделяются очень экономно. Часто существовала очередь на отправленные вакансии, и, особенно для новых и неопытных аспирантов, была большая вероятность, что ваши сценарии или моделирование по какой-то причине не сработают, и вы снова окажетесь в очереди.

Мне часто приходило в голову, что новым пользователям высокопроизводительных вычислений лучше изучить, что можно и чего нельзя делать при параллельных и распределенных вычислениях с использованием кластеров меньшего размера, чем тратить зря драгоценные национальные ресурсы суперкомпьютеров. Действительно, некоторые ученые выступают за использование кластеров Raspberry Pi именно по этой причине, и в сообществе Raspberry Pi уже существуют онлайн-руководства.

Итак, решение было простым: Я собирался построить собственный домашний кластер!

Создайте суперкомпьютер своими руками: Часть 2! | Автор: Ли Бардон

3.Настройка операционной системы

После того, как вы загрузили образы ОС на выбранные устройства хранения, вставьте их в соответствующие слоты на SBC. Начиная с главного узла (для простоты выберите нижнее или верхнее устройство), подключите кабель Ethernet и отрегулируйте переключатель выбора загрузки в зависимости от того, используете ли вы для загрузки eMMC или microSD.

Для главного узла также необходимо подключить сетевой адаптер к USB-порту. Я также подключил свою USB-клавиатуру, мышь и кабель HDMI, хотя можно подключиться по SSH с вашего ноутбука / настольного компьютера, предполагая, что SBC подключен к вашей домашней сети, и что вы можете получить IP-адрес (используя диспетчер сети вашего поставщика услуг, или утилита сканирования e.грамм. iNet).

Если все пошло по плану, вы увидите что-то вроде этого:

Экран входа в систему! (смайлики не включены)

Если вы используете устройства Odroid, у вас обычно будет начальный логин по умолчанию: пользователь: odroid, пароль : odroid. Идите вперед, войдите в систему и сразу же откройте терминал, используя Ctrl-alt-T.

Повторить после меня

Следующие процессы необходимо будет выполнить отдельно на всех ваших узлах, с некоторыми небольшими вариациями в случае главного узла (того, к которому вы подключили USB-ключ Ethernet).

Первое, что нам нужно сделать, это получить аппаратный MAC-адрес для каждого узла; они понадобятся для настройки нашей сети (я расскажу об этом в следующем посте этой серии). В терминале введите команду ifconfig. Вас встретит что-то вроде следующего:

eth0: flags = 4163 mtu 1500
inet 192.168.1.116 netmask 255.255.255.0 broadcast 10.10.10.255
inet6 fe80 :: 53e4: 558: a0c9: 211f prefixlen 64 scopeid 0x20
ether 00: 1d: 06: 42: 52: bg txqueuelen 1000 (Ethernet)
RX-пакеты 7207 байт 816740 (816.7 КБ)
ошибок RX 0 отброшено 0 переполнений 0 кадров 0
пакетов TX 8593 байта 5631670 (5,6 МБ)
ошибок передачи 0 отброшено 0 переполнений 0 коллизий несущей 0 0
прерывание устройства 22

lo: flags = 73 mtu 65536
inet 127.0.0.1 netmask 255.0.0.0
loop txqueuelen 1 (Local Loopback)
RX пакетов 152 байта 11348 (11,3 КБ)
RX ошибок 0 отброшено 0 переполнений 0 кадров 0
TX пакетов 152 байтов 11348 (11,3 КБ)
ошибок передачи 0 сброшено 0 переполнений 0 коллизий несущей 0 0

Я выделил область, где вы найдете MAC-адрес устройства, жирным шрифтом.Запишите это где-нибудь и убедитесь, что вы знаете, к какому устройству относится этот MAC-адрес. Для главного узла вам также понадобится MAC-адрес ключа. Это будет найдено с помощью той же команды в блоке, начинающемся с eth2. Возможно, ваше устройство будет использовать имена, отличные от eth0 и eth2 , но, используя приведенную выше структуру, вы сможете решить это.

Затем установите и запустите Odroid Utility tool , введя следующие четыре команды в свой терминал:

 >> sudo -s >> wget -O / usr / local / bin / odroid-utility.sh https://raw.githubusercontent.com/mdrjr/odroid-utility/master/odroid-utility.sh >> chmod + x /usr/local/bin/odroid-utility.sh >> odroid-utility.sh 

Первая команда, sudo -s , переведет вас в систему с правами суперпользователя / администратора. Вторая команда, начинающаяся с wget -O, , получает пакет оболочки odroid-utility.sh из своего репозитория Github и добавляет его в каталог / usr / local / bin / на вашем компьютере.Команда chmod + x устанавливает права доступа к файлу, чтобы разрешить выполнение сценария оболочки, и, наконец, odroid-utility.sh запускает сценарий. Вы должны увидеть следующий экран:

Здесь мы хотим выполнить три действия:

  1. Назовите узел: Выберите опцию «Изменить имя хоста». Назовите узел с Ethernet-ключом master , а остальные три worker1 , worker2 и worker3 .Обратите внимание, что вы можете называть их как хотите, пока вы последовательны 🙂
  2. Отключите Xorg : в следующей части этой серии мы рассмотрим конфигурацию сети и, в конечном итоге, будем запускать эти узлы без подключения к сети. ‘. Таким образом, нам не нужны дополнительные накладные расходы на графический интерфейс, который запускается по умолчанию. Отключение Xorg на предотвратит это.
  3. Изменить размер корневого раздела: Во время прошивки microSD мы создали корневую файловую систему с разделом 4 ГБ, что означает, что на вашем диске есть невостребованное пространство.Использование «Измените размер корневого раздела» сделает доступным все оставшееся пространство.

После того, как мы закончим вышеупомянутое, нам нужно будет обновить файл hosts на каждом компьютере, чтобы сделать каждый член нашего кластера видимым. Для этого я использую текстовый редактор Vim на базе терминала, о котором я писал в предыдущем блоге. Это не всегда входит в стандартную комплектацию, поэтому вам нужно:

 >> sudo apt-get install vim 

Как пользователь root откройте файл hosts, используя:

 vim / etc / hosts 

И настройте содержимое файла на следующий:

 127.0.0.1 localhost 
10.10.10.1 master
10.10.10.2 worker1
10.10.10.3 worker2
10.10.10.4 worker3
:: 1 localhost ip6-localhost ip6-loopback
ff02 :: 1 ip6-allnodes
ff02 :: 2 ip6- allrouters

Наконец, выключите узел с терминала, используя:

 shutdown -h now 

поменяйте местами клавиатуру, мышь и HDMI на следующую машину и повторите!

После того, как вы выполнили все вышеперечисленное для каждого узла в своем кластере, мы готовы перейти к следующему этапу: настройке сети для завершения настройки вашего вычислительного кластера с его собственной сетевой магистралью.

П.С. Если вы застряли с вышеуказанным, обратитесь к следующему полезному ресурсу. До скорого!

Создайте свой собственный суперкомпьютер менее чем за 1000 долларов

AsianScientist (5 сентября 2017 г.) — Кеннет Бан — Суперкомпьютер K, построенный в Японии стоимостью 1,25 млрд долларов США, занимает 3000 квадратных метров площади и имеет ориентировочная стоимость эксплуатации составляет 10 миллионов долларов США в год. Хотя такие расходы недоступны, за исключением самых богатых людей в мире, на самом деле собрать простой суперкомпьютер в свободное время не так уж и сложно.

В конце концов, термин «суперкомпьютер» больше относится к конструкции машины, а не к ее мощности. Такие машины, как суперкомпьютер K, невероятно быстры благодаря тому, что они разбивают большие и сложные задачи на более мелкие задачи, которые можно обрабатывать независимо и одновременно с помощью метода, называемого распараллеливанием.

В традиционных вычислениях задачи выполняются последовательно или последовательно, как кассир в супермаркете, обслуживающий клиентов одного за другим. Параллельные вычисления аналогичны открытию большего количества касс, улучшая производительность системы, распределяя вычислительную нагрузку по большему количеству узлов.

И поскольку вычислительные технологии сейчас продвинулись до такой степени, что смартфон в вашем кармане стал мощнее суперкомпьютера десятилетней давности, аппаратные компоненты теперь настолько широко и дешево доступны, что можно построить работающий суперкомпьютер менее чем за тысячу долларов. долларов.

В этой статье мы расскажем, как сделать это при сборке. Хотите начать? Пошли!

Базовым блоком суперкомпьютера является ядро ​​- часть машины, в которой выполняется каждая отдельная вычислительная задача, как в случае с одним кассиром в нашем примере с супермаркетом.Один микропроцессор или центральный процессор (ЦП) может содержать одно или несколько ядер и обычно подключен к другим компонентам, таким как память, хранилище и внешние порты, которые вместе составляют узел.

В компьютере K, например, используется процессор с восемью ядрами. Затем отдельные узлы помещаются в шкаф, который содержит в общей сложности 102 узла, 96 из которых обрабатывают вычисления, а шесть из них предназначены для обработки ввода и вывода. Вся компьютерная система K включает 864 шкафа, что дает в общей сложности 705 024 ядра [8 ядер × 102 узла / шкаф × 864 шкафа]! Наш минималистичный суперкомпьютер намного скромнее.Все, что для этого требуется, — это ваш существующий персональный компьютер, который будет действовать как головной узел, вычислительные узлы в виде дешевых компьютеров Raspberry Pi и миниатюрные материнские платы размером с кредитную карту.


Энергопотребление

Очевидно, что машинам из списка TOP500 самых мощных суперкомпьютеров в мире требуется гораздо больше энергии и сложных систем охлаждения, чем зарядным устройствам для мобильных телефонов и настольным вентиляторам! Компьютер K, например, потребляет десять миллионов ватт энергии каждый год, чего достаточно для питания 10 000 домов.Типичное зарядное устройство для мобильного телефона обеспечивает мощность около 3 Вт, но этого более чем достаточно для Raspberry Pi!

Как построить мини-суперкомпьютер менее чем за 100 долларов

Суперкомпьютеры используются правительствами и исследовательскими учреждениями по всему миру для решения некоторых из наиболее сложных задач науки, таких как прогнозирование ураганов и моделирование атомного оружия. В большинстве случаев суперкомпьютер на самом деле представляет собой вычислительный кластер, состоящий из сотен или тысяч отдельных компьютеров, связанных между собой и управляемых программным обеспечением.Каждый отдельный компьютер выполняет аналогичные процессы параллельно, но когда вы объединяете всю их вычислительную мощность, вы получаете систему, которая намного мощнее, чем любой отдельный компьютер сам по себе.

Суперкомпьютеры часто занимают размер баскетбольной площадки и стоят сотни миллионов долларов, но, как продемонстрировал пользователь Github Вэй Линь, можно создать домашний вычислительный кластер, который не обойдется вам дорого.

Как подробно описано в репозитории Wei Lin на Github, им удалось создать вычислительный кластер с использованием шести микросхем ESP32.Эти чипы представляют собой микроконтроллеры — компьютер с минимальным объемом памяти и процессоров — похожий на Raspberry Pi, но намного дешевле.

Подробнее: Физики представляют суперкомпьютер на основе «Magic Dust»

Один Raspberry Pi стоит около 30 долларов, ESP32 — всего около 7 долларов (это потому, что они производятся в Китае, а Arduino и Raspberry Pis производятся в Европе). Таким образом, даже несмотря на то, что другие сделали вычислительные кластеры из Raspberry Pis, включая кластер на 750 узлов, сделанный Национальной лабораторией Лос-Аламоса, они могут быстро стать дорогостоящими проектами для случайного производителя.С другой стороны, шестузловой кластер Линя стоит столько же, сколько один Pi, и имеет в три раза больше ядер.

Основная проблема, по словам Линь, заключалась в том, чтобы выяснить, как координировать вычислительные задачи на каждом из чипов. Для этого они использовали программу под названием Celery, которая оптимизирована для синхронизации вычислительных задач между несколькими ядрами.

На видео Лин продемонстрировал использование трехузлового кластера для запуска программы подсчета слов. Как подробно описал Лин, программное обеспечение компьютера в основном отправляет список задач в кластер — в данном случае это связано с подсчетом слов — а затем каждый узел извлекает задачу из списка, выполняет ее, а затем возвращает результат перед получением новая задача из списка.В то же время узлы взаимодействуют друг с другом, чтобы координировать свои усилия.

Хотя вы, вероятно, не решите самые сложные проблемы физики, масштабируя эту архитектуру компьютерного кластера, это довольно удобное приложение для недорогого оборудования, которое способно быстро выполнять параллельные вычисления и является хорошим способом узнать, как на самом деле работают суперкомпьютеры. не нарушая банк.

Создайте свой собственный суперкомпьютер из плат Raspberry Pi

Когда ты думаешь самостоятельные (DIY) вычисления , вы, вероятно, думаете о настройке кричащего игрового компьютера или о сборке лучших компонентов за наименьшие деньги.Вы почти наверняка не рассматриваете возможность собрать суперкомпьютер. Возможно тебе следует. Джошуа Киперт, докторант кафедры электротехники и вычислительной техники штата Бойсе, сумел создать мини-суперкомпьютер с использованием компьютеров Raspberry Pi (RPi) менее чем за 2000 долларов.

Поздоровайтесь с доморощенным суперкомпьютером на базе Raspberry Pi.

Raspberry Pi — это одноплатный компьютер под управлением Linux. Они оснащены процессорами ARM11 с тактовой частотой 700 МГц и включают графический процессор Videocore IV.Модель B, которую использует Kiepert, поставляется с 512 МБ оперативной памяти, двумя портами USB и портом Ethernet 10/100 BaseT. Для своего проекта Киперт разогнал процессоры до 1 ГГц.

Сам по себе Raspberry Pi интересен, но кажется маловероятным компонентом суперкомпьютера. Но у Киперта была проблема. Он проводил докторское исследование по совместному использованию данных для беспроводных сенсорных сетей, моделируя эти сети на кластерном суперкомпьютере Onyx Beowulf на базе Linux на базе Linux. Этот скромный по меркам суперкомпьютеров в настоящее время имеет 32 узла, в каждом из которых по 3.Четырехъядерный процессор Intel Xeon E3-1225 с тактовой частотой 1 ГГц и 8 ГБ оперативной памяти.

Кластер Beowulf — это просто набор недорогих готовых коммерческих компьютеров (COTS), объединенных в сеть вместе под управлением Linux и программного обеспечения параллельной обработки. Впервые разработанный Доном Беккером и Томасом Стерлингом в Центре космических полетов Годдарда в 1994 году, этот проект с тех пор стал одной из основных архитектур суперкомпьютеров.

Итак, имея под рукой совершенно хороший суперкомпьютер в стиле Беовульфа, почему Киперт начал собирать свой собственный кластер Беовульфа? В официальном документе « Создание кластера Beowulf на базе Raspberry Pi» (ссылка в формате PDF) он объяснил:

«Во-первых, хотя кластер Onyx имеет отличное время безотказной работы, он может быть отключен по любому количеству причин.Когда у вас есть проект, который требует использования такого кластера, а Onyx недоступен, на самом деле у студентов нет других вариантов, доступных студентам, кроме ожидания, когда он снова станет доступен. RPiCluster предоставляет еще один вариант для продолжения разработки проектов, требующих MPI [Message Passing Interface] или Java в кластерной среде.

Во-вторых, RPi обладают уникальной функцией, так как они имеют внешние низкоуровневые аппаратные интерфейсы для использования встраиваемых систем, такие как I2C, SPI, UART и GPIO.Это очень полезно для инженеров-электриков, которым требуется крупномасштабное тестирование встроенного оборудования.

В-третьих, иметь доступ к кластеру только для пользователей — это нормально, если в кластере установлены все необходимые инструменты. Если же нет, то вы должны работать с администратором кластера, чтобы все заработало. Таким образом, построив свой собственный кластер, я мог снабдить его всем, что мне могло понадобиться напрямую.

Наконец-то RPi дешевы! Платформа RPi должна быть одним из самых дешевых способов создания кластера из 32 узлов.Стоимость RPi с SD-картой на 8 ГБ составляет ~ 45 долларов. Для сравнения: каждый узел в кластере Onyx стоил где-то от 1000 до 1500 долларов. Таким образом, почти по цене одного узла на базе ПК мы можем создать кластер Raspberry Pi из 32 узлов! »

В электронном письме Киперт добавил:« Этот проект был начат, потому что была одна неделя (весенние каникулы) в что я не мог использовать кластер Onyx Beowulf, который я использовал. Кластер Onyx был отключен из-за некоторых ремонтных работ в компьютерной лаборатории, в которой он находится. Это заставило меня задуматься.Мне нужно было продолжить тестирование моей докторской степени. работать, но если бы у меня не было доступа к Onyx, у меня не было бы никаких вариантов.

Раньше я много времени играл с Raspberry Pis (RPis), а также долгое время пользовался Linux (в первую очередь Fedora и Mint). Кроме того, в исследовательской лаборатории, где я работаю, мы используем RPis-серверы в качестве серверов для наших нестандартных систем беспроводной сети датчиков, чтобы передавать данные датчиков в нашу центральную базу данных. Итак, этот проект позволил мне вывести мой предыдущий опыт работы с кластерами и RPI на другой уровень и дал мне несколько вариантов для продолжения моей диссертационной работы.Одно можно сказать наверняка: это определенно добавляет что-то к опыту использования созданного вами кластера ».

Для своего детского суперкомпьютера Киперт решил использовать Arch Linux. Он объяснил:« Arch Linux … берет минимализм. подход. Изображение маленькое, ~ 150 МБ. Он загружается примерно за 10 секунд. В установочный образ нет ничего лишнего. Установка по умолчанию обеспечивает простую, минимальную среду, которая загружается через интерфейс командной строки (CLI) с сетевой поддержкой. Прелесть этого подхода в том, что вы можете начать с самой чистой и быстрой настройки и добавлять только то, что вам нужно для вашего приложения.Обратной стороной является желание пройти через процесс изучения другого, но элегантного подхода к Linux ».

Конечно, его кластер RPi не идеален. Киперт признал,« общее ценностное предложение довольно хорошее. , особенно если разработка кластерной программы сосредоточена на распределенных вычислениях, а не на параллельной обработке. То есть, если программы, разрабатываемые для кластера, носят распределенный характер, но не сильно нагружают процессор. Приложениям с интенсивными вычислениями придется искать в другом месте, поскольку доступной «лошадиной мощности» просто не хватает, чтобы сделать RPi чрезвычайно полезным выбором для кластерных вычислений.

В нашей беседе по электронной почте Киперт добавил: «Возможно, самой неприятной проблемой, с которой я столкнулся [с настройкой кластера], было повреждение SD-карты. Первоначально у меня было много повреждений файловой системы, когда я выключил кластер (красиво используя: shutdown -h now) и попытался запустить его снова. Похоже, это известная проблема RPi, с которой вы, скорее всего, столкнетесь при разгоне. Странно то, что это происходило только на подчиненных узлах, а не на главном. [Главный узел был Samsung Chromebook серии 3 с 1.Двухъядерный процессор ARM Cortex-A15 с тактовой частотой 7 ГГц.]

В конце концов, я обнаружил, что если я просто вручную отключу общие ресурсы NFS перед выключением питания, проблема, похоже, уменьшится. В рамках разработки я создал скрипт для записи образов SD-карты, когда требуется повторное создание образа. Я просто указываю имя хоста и IP-адрес, а сценарий сделает все остальное. Это значительно упрощает повторное отображение, особенно когда мне в первый раз пришлось написать все 32 из них, одновременно помещая исходное изображение на карты! »

В конце концов, у Киперта есть дешевый, работающий суперкомпьютер, хотя и тот, который все еще использует« электрические лента, чтобы удерживать вентиляторы на корпусе! »А теперь перейдем к вопросу о 64-битной системе:« Насколько быстро она работает? »

Киперт запустил High Performance Linpack (HPL), стандартный тест суперкомпьютера на своем домашнем компьютере и обнаружил, что его RPiCluster с 32 процессорами Broadcom BCM2708 ARM11 работает с тактовой частотой 1 ГГц и 14.6 ГБ доступной оперативной памяти обеспечили максимальную производительность HPL в 10,13 GFLOPS. Это не приведет к попаданию этого кластера в список суперкомпьютеров TOP500, но, как заметил Киперт, «первый суперкомпьютер Cray-2 в 1985 году выдал 1,9 гигафлопс. Как изменились времена!»

Похожие статьи:

суперкомпьютеров Raspberry Pi: от кластеров DIY до монстров на 750 плат

Кластеры Pi, которые доводят плату за 35 долларов до предела.

Хотя Pi за 35 долларов ни в коем случае не является вычислительной машиной, в последние годы энтузиасты начали использовать мощь армий крошечных плат.

Существует широкий спектр кластеров Pi, от скромных пятиплатных устройств до огромных машин на 750 Pi.

Если вам интересно узнать больше, то вот пять кластеров Pi, созданных за последние годы, начиная с некоторых, которые вы можете попробовать сами, и переходя к суперкомпьютерам на основе Pi, создаваемым исследовательскими лабораториями.

Hadoopi — пять плат

Хотите провести анализ больших данных на Pi? Теперь вы можете — хотя и очень медленно.

Недавно обновленные, эти руководящие принципы описывают, как запустить программный фреймворк для работы с большими данными Hadoop на кластере из пяти плат Raspberry Pi 3, например, для анализа подобных сообщений в Twitter, обзоров Yelp или веб-журналов.

СМОТРЕТЬ: Обзор оборудования: Raspberry Pi (Tech Pro Research)

Несмотря на то, что машина использует пять плат, тот факт, что каждая плата имеет только четыре ядра ЦП и 1 ГБ ОЗУ, означает, что аналитическая структура работает «медленно wwwwwwwww», согласно ее создатель, который позиционирует кластер как больше возможностей узнать об использовании Hadoop, чем как серьезную платформу.

Ранняя версия Hadoopi.

Изображение: Энди Бургин / GitHub

OctaPi — восемь плат

Еще один кластер, который вы можете построить самостоятельно, эта установка с восемью Pi предназначена для параллельного выполнения задач за долю времени, которое потребовалось бы для одной платы.

У Raspberry Pi Foundation есть руководство, в котором описывается, как проверить мощность OctaPi, выполняя различные задачи, связанные с криптографией, практикой шифрования и дешифрования сообщений. OctaPi намного быстрее, чем отдельная плата, при вычислении простых множителей, что является ключевой задачей при взломе шифрования. Однако совокупная мощность OctaPi все еще далеко от той, которая необходима для взлома ключей, сгенерированных современными алгоритмами шифрования.

Крупный план OctaPi в комплекте с Unicorn HAT.

Изображение: Фонд Raspberry Pi

Wee Archlet — 18 досок

Ви Арчлет, носящий на рукаве свое шотландское наследие, упаковывает 18 объединенных в сеть Pis в блоки lego и спроектирован как портативный «суперкомпьютер».

Эдинбургский университет демонстрирует машину на мероприятиях, где она помогает обучать людей проектированию распределенных вычислительных систем.

Если вы хотите создать свою собственную немного уменьшенную версию Wee Archlet, вы можете следовать приведенным здесь инструкциям.

Wee Archlet во всей красе.

Изображение: eppc

Bolzano Raspberry Pi Cloud Cluster Experiment — 300 плат

Эта машина с 300 платами построена на основе оригинальной Raspberry Pi, выпущенной еще в 2012 году, поэтому, несмотря на использование сотен плат Pi, она не совсем соответствует своему уровню. биллинг суперкомпьютеров.

При тестировании эксперимента с облачным кластером Bolzano Raspberry Pi не хватило мощности для запуска программного обеспечения облачной оркестрации OpenStack, поэтому он использовался для управления подкластерами.

Тем не менее, учитывая, что последняя версия Raspberry Pi 3 B + более чем в 10 раз быстрее, чем оригинальные платы Pi, есть большая вероятность, что обновление позволит ей выполнять более полезную работу.

Национальная лаборатория Лос-Аламоса — 750 плат

Машина Национальной лаборатории Лос-Аламоса (LANL) служит в качестве испытательного стенда суперкомпьютера и построена из кластера из 750 Raspberry Pis, который впоследствии может вырасти до 10 000 плат Pi.

По словам Гэри Грайдера, главы подразделения HPC в LANL, кластер Raspberry Pi предлагает те же возможности тестирования, что и традиционный испытательный стенд для суперкомпьютеров, который может стоить до 250 миллионов долларов.Напротив, 750 плат Raspberry Pi по 35 долларов каждая будут стоить чуть менее 48 750 долларов, хотя фактическая стоимость установки монтируемых в стойку кластеров Pi, разработанных Bitscope, вероятно, будет больше.

Grider также подчеркивает преимущества энергоэффективности и оценивает, что каждая плата в системе на базе Pi с несколькими тысячами узлов будет потреблять всего от 2 до 3 Вт.

Текущий кластер Pi с 3000 ядрами был построен в качестве пилотного, и LANL заявила, что в этом году намеревается довести машину до 40000 ядер, доведя ее до примерно 10 000 плат Raspberry Pi.

Изображение: BitScope

Технические новости Вы можете использовать Информационный бюллетень

Мы доставляем лучшие новости в сфере технологий и бизнеса о компаниях, людях и продуктах, которые революционизируют нашу планету.Доставляется ежедневно

Зарегистрироваться Сегодня

Подробнее

Как сделать суперкомпьютер Raspberry Pi! : 9 шагов (с изображениями)

Теперь, когда у нас есть все SD-карты, вставьте основную SD-карту обратно в Master Pi, подключите ее к маршрутизатору и загрузите обратно.Затем для оставшихся Raspberry Pi вставьте SD-карты во все, подключите их к тому же маршрутизатору, что и ваш Master Pi, а затем загрузите их все. Ни один из вторичных Pi не требует клавиатуры, мышей или мониторов.

Когда все Pi включены, используя наш Master Pi, мы сможем получить IP-адреса каждого Pi в сети. Вот как:

  1. Сначала установите NMAP
    sudo apt-get update
    sudo apt-get install nmap
  2. Затем получите текущий IP-адрес для главного Pi
    ifconfig
  3. Теперь вы можете сканировать подсеть вашего маршрутизатора для других IP-адресов Pi
    sudo nmap -sn 192.168.1. *

Скопируйте все IP-адреса, относящиеся к другим Raspberry Pi в сети. Затем мы сможем использовать эти IP-адреса для подключения к каждому из остальных Pi с помощью SSH. Что нам нужно сделать в первую очередь, так это переименовать каждый из вторичных Pi в уникальное сетевое имя. Прямо сейчас они все настроены на Pi01. Предполагая, что один из IP-адресов вторичного Pi — 192.168.0.3, вот как вы можете подключиться к нему и изменить его имя:

  1. Установите соединение SSH
    ssh pi @ 192.168.0.3
  2. Запустите raspi-config
    sudo raspi-config
  3. В интерфейсе прокрутите вниз до параметра «Дополнительно» и выберите «Имя хоста».
  4. В качестве имени хоста измените Pi01 на следующий порядковый номер, которым является Pi02.
  5. Затем выйдите из сеанса SSH
    exit

Вы хотите повторить эти шаги для каждого из остальных Pi в сети, переименовав их в Pi03, Pi04 и т. Д.

На своем главном Pi вы хотите создайте новый текстовый файл с именем «machinefile»

nano machinefile

И в нем вы хотите ввести каждый из IP-адресов Pi (включая главный IP-адрес) в новой строке, а затем сохранить файл.

На этом этапе мы могли бы запустить тестовый файл, используя mpiexec -f machinefile -n 4 hostname , но он выдаст ошибку, сообщив, что произошла «ошибка проверки ключа хоста».

Ваш комментарий будет первым

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.