Команда Интелектуальное напряжение / ПИМ-17 — различия между версиями
(→Этап 2) |
(→Этап 3) |
||
(не показано 19 промежуточных версий 3 участников) | |||
Строка 28: | Строка 28: | ||
[[Файл:ВсеволодПИМ.jpg]] | [[Файл:ВсеволодПИМ.jpg]] | ||
+ | |||
+ | [https://time.graphics/ru/line/d848d2b5fc5574d12a8153ae34a18881 Хроника научной деятельности] | ||
'''Всеволод Сергеевич Бурцев''' (11 февраля 1927, Москва — 14 июня 2005, Москва) — советский и российский учёный в области систем управления и теории конструирования универсальных ЭВМ, академик РАН.Основоположник создания первых многопроцессорных вычислительных комплексов «Эльбрус». Руководил разработкой ЭВМ для систем противоракетной обороны СССР «А», А-35, А-135 и ПВО С-300. Лауреат Ленинской премии и двух Государственных премий СССР. | '''Всеволод Сергеевич Бурцев''' (11 февраля 1927, Москва — 14 июня 2005, Москва) — советский и российский учёный в области систем управления и теории конструирования универсальных ЭВМ, академик РАН.Основоположник создания первых многопроцессорных вычислительных комплексов «Эльбрус». Руководил разработкой ЭВМ для систем противоракетной обороны СССР «А», А-35, А-135 и ПВО С-300. Лауреат Ленинской премии и двух Государственных премий СССР. | ||
Строка 34: | Строка 36: | ||
Крупнейший в СССР/России специалист в области создания высокопроизводительных вычислительных машин и комплексов универсального и специализированного применения для управления объектами, работающими в масштабе реального времени. Автор около 200 научных работ, которые положены в основу проектирования новых вычислительных средств, и используются в учебных целях в ведущих ВУЗах России. | Крупнейший в СССР/России специалист в области создания высокопроизводительных вычислительных машин и комплексов универсального и специализированного применения для управления объектами, работающими в масштабе реального времени. Автор около 200 научных работ, которые положены в основу проектирования новых вычислительных средств, и используются в учебных целях в ведущих ВУЗах России. | ||
+ | |||
+ | [https://docs.google.com/presentation/d/1D2CnDM8zwHE0R17PFWvQOrDMao0zzTYq9BkVTvWzKC8/edit?usp=sharing Бурцев Всеволод Сергеевич] | ||
[[Файл:АВТАЗПИМ179.jpg]] | [[Файл:АВТАЗПИМ179.jpg]] | ||
Строка 46: | Строка 50: | ||
[[Файл:Борис_Арташесович_Бабаян_скриншот_google-таблицы_ПИМ-17-1.jpg]] | [[Файл:Борис_Арташесович_Бабаян_скриншот_google-таблицы_ПИМ-17-1.jpg]] | ||
− | [https://docs.google.com/spreadsheets/d/1pyYHATaunWnMuUUODuP9pXJbZCiBL9cy-vOO0GfYMJg/edit?usp=sharing | + | [https://docs.google.com/spreadsheets/d/1pyYHATaunWnMuUUODuP9pXJbZCiBL9cy-vOO0GfYMJg/edit?usp=sharing Научные достижения] |
За разработку и внедрение микропроцессорной вычислительной системы «Эльбрус-2» он удостоился звания лауреата Ленинской премии. | За разработку и внедрение микропроцессорной вычислительной системы «Эльбрус-2» он удостоился звания лауреата Ленинской премии. | ||
Строка 53: | Строка 57: | ||
В настоящее время Борис Бабаян является директором по архитектуре подразделения Software and Solutions Group корпорации Intel, а также научным советником научно-исследовательского центра Intel в Москве. | В настоящее время Борис Бабаян является директором по архитектуре подразделения Software and Solutions Group корпорации Intel, а также научным советником научно-исследовательского центра Intel в Москве. | ||
+ | |||
+ | [[Файл:АвтазПИМ-18823.png|900px]] | ||
+ | [https://time.graphics/ru/line/7d1492e28b7f6cf85f6ec56489d9ed8c Биография] | ||
Основным направлением его деятельности является развитие и совершенствование компьютерных архитектур, разработка инновационных технологий. Бабаян руководит глобальным проектом, включающим в себя работы в области архитектуры вычислительных машин и системного программного обеспечения, технологии двоичной компиляции и технологии защищённых вычислений, направленные на совершенствование существующей архитектуры, повышение надёжности и устойчивости компьютерных систем к воздействию вирусов. | Основным направлением его деятельности является развитие и совершенствование компьютерных архитектур, разработка инновационных технологий. Бабаян руководит глобальным проектом, включающим в себя работы в области архитектуры вычислительных машин и системного программного обеспечения, технологии двоичной компиляции и технологии защищённых вычислений, направленные на совершенствование существующей архитектуры, повышение надёжности и устойчивости компьютерных систем к воздействию вирусов. | ||
Строка 129: | Строка 136: | ||
В нашей стране создали несколько суперкомпьютеров: | В нашей стране создали несколько суперкомпьютеров: | ||
Ломоносов, Ломоносов 2, Политехнический RSC Tornado, СКИФ МГУ "ЧЕБЫШЁВ" | Ломоносов, Ломоносов 2, Политехнический RSC Tornado, СКИФ МГУ "ЧЕБЫШЁВ" | ||
− | Мы | + | Мы провели сравнительный анализ пиковой производительности отечественных суперкомпьютеров.(в Пфлопс) |
[[Файл:ПимАвтаз.jpg]] | [[Файл:ПимАвтаз.jpg]] | ||
Строка 179: | Строка 186: | ||
Помимо высокой производительности и энергоэффективности процессоров, это даёт возможность применять их в замещении импортных вычислительных систем там, где этого требуют соображения информационной безопасности и технологической независимости. Производитель заявляет, что при 1,3 ГГц Эльбрус-8С имеет производительность около 250 гигафлопсов на операциях с одинарной точностью (FP32). Производится в Тайване, на фабрике TSMC. | Помимо высокой производительности и энергоэффективности процессоров, это даёт возможность применять их в замещении импортных вычислительных систем там, где этого требуют соображения информационной безопасности и технологической независимости. Производитель заявляет, что при 1,3 ГГц Эльбрус-8С имеет производительность около 250 гигафлопсов на операциях с одинарной точностью (FP32). Производится в Тайване, на фабрике TSMC. | ||
− | Базовой операционной системой для платформы Эльбрус является ОС Эльбрус, построенная на базе ядра Linux. Система программирования платформы поддерживает языки С, С++, Java, Фортран-77, Фортран-90. | + | Базовой операционной системой для платформы Эльбрус является ОС Эльбрус, построенная на базе ядра Linux. Система программирования платформы поддерживает языки С, С++, Java, Фортран-77, Фортран-90.[[Файл:My First Board.jpg|500px]] |
+ | |||
+ | [https://realtimeboard.com/app/board/o9J_kzjC2P4=/ Онлайн доска: Суперкомпьютеры] | ||
Строка 196: | Строка 205: | ||
С помощью суперкомпьютера «Ломоносов», который принимает на себя основную вычислительную нагрузку в рамках суперкомпьютерного комплекса МГУ, уже получены уникальные результаты в разных областях науки, например, в исследовании механизмов генерации шума в турбулентной среде или же в создании новых компьютерных методов проектирования лекарственных препаратов. | С помощью суперкомпьютера «Ломоносов», который принимает на себя основную вычислительную нагрузку в рамках суперкомпьютерного комплекса МГУ, уже получены уникальные результаты в разных областях науки, например, в исследовании механизмов генерации шума в турбулентной среде или же в создании новых компьютерных методов проектирования лекарственных препаратов. | ||
− | [[Файл: | + | [[Файл:"Ломоносов".png]] |
− | [https:// | + | [https://docs.google.com/spreadsheets/d/11fmVZO-jJXaJ14E7cP9u15YZXz-3eyWm9KgV2ZWR1c4/edit?usp=sharing Характеристика "Ломоносов"] |
Текущая версия на 09:52, 10 января 2018
СодержаниеАвторы и участники проектаЭмблемаДевизНаше дело написать - ваше дело разобраться... Этап 1Главный коструктор ЭВМ Всеволод Сергеевич Бурцев (11 февраля 1927, Москва — 14 июня 2005, Москва) — советский и российский учёный в области систем управления и теории конструирования универсальных ЭВМ, академик РАН.Основоположник создания первых многопроцессорных вычислительных комплексов «Эльбрус». Руководил разработкой ЭВМ для систем противоракетной обороны СССР «А», А-35, А-135 и ПВО С-300. Лауреат Ленинской премии и двух Государственных премий СССР. Основные труды по принципам и методам построения ЭВМ высокой производительности, теоретическим и практическим задачам автоматического управления, принципам реализации многопроцессорных вычислительных комплексов. Бурцев известен как заместитель главного конструктора ЭВМ Диана-1, Диана-2, М-40, М-60, 5Э92, 5Э92б, 5Э51, а также как главный конструктор МВК «Эльбрус» — машин, получивших широкое применение при создании командных вычислительных центров и стрельбовых комплексов систем ПРО, а также других систем и средств специального назначения. Крупнейший в СССР/России специалист в области создания высокопроизводительных вычислительных машин и комплексов универсального и специализированного применения для управления объектами, работающими в масштабе реального времени. Автор около 200 научных работ, которые положены в основу проектирования новых вычислительных средств, и используются в учебных целях в ведущих ВУЗах России. Его заместитель Борис Арташесович Бабаян (род. 1933) — советский и российский учёный, педагог, разработчик вычислительной техники. Автор трудов по архитектурным принципам построения вычислительных комплексов, компьютерного программного обеспечения. Лауреат Государственной (1974) и Ленинской (1987) премий. Первый европейский учёный, удостоенный звания Intel Fellow. За разработку и внедрение микропроцессорной вычислительной системы «Эльбрус-2» он удостоился звания лауреата Ленинской премии. С 2004 г. вместе с частью коллектива, разрабатывавшего проект Эльбрус, перешёл в структуру корпорации Intel. Бабаян стал первым европейским учёным, удостоенным титула Intel Fellow (заслуженный инженер-исследователь Intel). В настоящее время Борис Бабаян является директором по архитектуре подразделения Software and Solutions Group корпорации Intel, а также научным советником научно-исследовательского центра Intel в Москве. Основным направлением его деятельности является развитие и совершенствование компьютерных архитектур, разработка инновационных технологий. Бабаян руководит глобальным проектом, включающим в себя работы в области архитектуры вычислительных машин и системного программного обеспечения, технологии двоичной компиляции и технологии защищённых вычислений, направленные на совершенствование существующей архитектуры, повышение надёжности и устойчивости компьютерных систем к воздействию вирусов. На фото запечатлена СуперЭВМ Эльбрус. Первыми СуперЭВМ является ЭНИАК и Cray-1 Этап 2БЭСМ-6 БЭСМ-6 первый советский суперкомпьютер. Был разработан в середине 60-х годов и сдан Госкомиссии в 1967 г. Главный конструктор академик Сергей Алексеевич Лебедев заложил в основу структуры машины принципы конвейера команд (называвшегося им «водопроводом»), параллельной и асинхронной работы основных устройств: оперативной памяти, устройства управления и арифметико-логического устройства, наличия буферных устройств промежуточного хранения команд и данных, обеспечивавшие высокую скорость вычислений.
Мало кто знает, но у истоков создания самого известного в мире процессора Intel Pentium были и советские специалисты и инженеры. В свое время СССР добился достаточно серьезных достижений в создании компьютерной техники. Примером этому может служить серия советских суперкомпьютеров «Эльбрус», которые были созданы в Институте точной механики и вычислительной техники (ИТМиВТ) в 1970-1990-х годах прошлоговека, это же название носит серия микропроцессоров и систем, созданных на их основе и выпускаемых сегодня ЗАО МЦСТ (Московский центр SPARC-технологий).
Первый компьютер «Эльбрус» обладал модульной архитектурой и мог включать в себя от 1 до 10 процессоров на базе схем средней интеграции. Быстродействие данной машины достигало 15 миллионов операций в секунду. Объем оперативной памяти, которая была общей для всех 10 процессоров, составлял до 2 в 20 степени машинных слов или, если применять принятые сейчас обозначения, 64 Мб. Однако самым интересным в «Эльбрусе-1» была именно его архитектура. Созданный в СССР суперкомпьютер стал первой в мире коммерческой ЭВМ, которая применяла суперскалярную архитектуру. Ее массовое применение за рубежом началось только в 90-х годах прошлого века с появлением на рынке доступных процессоров Intel Pentium Следующим этапом работ явилось создание компьютера «Эльбрус-2». Эти ЭВМ отправились в серийное производство в 1985 году. По своей внутренней архитектуре они не сильно отличались от «Эльбрус-1», но применяли новую элементную базу, что позволило увеличить максимальную производительность до 125 млн. операций в секунду. Объем оперативной памяти компьютера увеличился до 16 млн. 72-разрядных слов или 144 Мб. Максимальная пропускная способность каналов ввода-вывода «Эльбруса-2» составляла 120 Мбайт/с.В СССР отлично понимали, что за процессорами будущее. При этом брать разработки других компаний было нехорошо — нужно, чтобы и элементная база, и теоретические разработки происходили на территории страны (что, впрочем, не помешало с помощью reverse engineering создать множество клонов процессоров от Intel вплоть до 286). В результате, в 1980 году, был представлен вычислительный комплекс Эльбрус-1, который был построен по нормам ТТЛ (транзисторно-транзисторной логика — микросхемы, состоящие из биполярных транзисторов и резисторов, где транзисторы играли роль не только логических элементов, но и использовались для усиления выходного сигнала) и включал в себя 10 ЦП.
В 1985 году был представлен новый вычислительный комплекс — Эльбрус-2. Он также имел 10 ЦП, но построены они были на основе интегральных схем ИС-100 (полученными с помощью reverse engineering из процессоров Motorola 10000ой серии). Каждый процессор имел частоту в 20 МГц, и суммарно кластер мог оперировать со 144 МБ ОЗУ. Внешней памятью выступала магнитная лента, а адресуемый объем достигал 700 МБ (столько же, сколько на обычной CD-болванке). Итоговая производительность была уже 125 млн оп/с — это сравнимо с процессорами архитектуры Cortex M3 с частотой в 100 МГц, которые, к примеру, играют роль сопроцессоров для датчиков в iPhone (и называются Apple M7-M10): да, производительность целого вычислительного кластера, который занимал не одну комнату и требовал серьезного охлаждения, теперь помещается в крохотном чипе в смартфоне.
Какие основные задачи решают суперкомпьютеры? Традиционной сферой применения суперкомпьютеров всегда были научные исследования: физика плазмы и статистическая механика, физика конденсированных сред, молекулярная и атомная физика, теория элементарных частиц, газовая динамика и теория турбулентности, астрофизика. В химии - различные области вычислительной химии: квантовая химия (включая расчеты электронной структуры для целей конструирования новых материалов, например, катализаторов и сверхпроводников), молекулярная динамика, химическая кинетика, теория поверхностных явлений и химия твердого тела,конструирование лекарств. Естественно, что ряд областей применения находится на стыках соответствующих наук, например, химии и биологии, и перекрывается с техническими приложениями. Так, задачи метеорологии, изучение атмосферных явлений и, в первую очередь, задача долгосрочного прогноза погоды, для решения которой постоянно не хватает мощностей современных суперЭВМ, тесно связаны с решением ряда перечисленных выше проблем физики. Среди технических проблем, для решения которых используются суперкомпьютеры, укажем на задачи аэрокосмической и автомобильной промышленности, ядерной энергетики, предсказания и разработки месторождений полезных ископаемых, нефтедобывающей и газовой промышленности (в том числе проблемы эффективной эксплуатации месторождений, особенно трехмерные задачи их исследования), и, наконец, конструирование новых микропроцессоров и компьютеров, в первую очередь самих суперЭВМ. Суперкомпьютеры традиционно применяются для военных целей. Кроме очевидных задач разработки оружия массового уничтожения и конструирования самолетов и ракет, можно упомянуть, например, конструирование бесшумных подводных лодок и др. Самый знаменитый пример - это американская программа СОИ. СуперЭВМ являются национальным достоянием, и их разработка и производство несомненно должны быть одним из приоритетов государственной технической политики стран, являющихся мировыми лидерами в области науки и техники. Практически единственными странами, разрабатывающими и производящими суперЭВМ в больших масштабах, являются США и Япония. Свои суперкомпьютеры были созданы в Индии и Китае. Большинство развитых стран, в том числе и ряд государств Восточной Европы, предпочитают использовать суперкомпьютеры, произведенные в США и Японии. Положение с разработками суперкомпьютеров в России, очевидно, оставляет сегодня желать лучшего. Работы над отечественными суперЭВМ в последние годы велись сразу в нескольких организациях. Под управлением академика В.А.Мельникова была разработана векторная суперЭВМ "Электроника CC-100" с архитектурой, напоминающей Сгау-1. Также проводятся работы по созданию суперкомпьютеров "Эльбрус-3". Между тем отсутствие возможностей применения суперЭВМ сдерживает развитие отечественной науки и делает принципиально невозможным успешное развитие целых направлений научных исследований. Приобретение одногодвух, даже очень мощных, суперкомпьютеров не поможет решить данную проблему. И дело не только в стоимости их приобретения и затрат на поддержание работоспособности (включая электропитание и охлаждение). Существует еще целый ряд причин (например, доставка информации по компьютерной сети), препятствующих эффективному использованию суперЭВМ. Этап 3ОС для первого суперкомпьютера БЭСМ-6 - первая советская суперЭВМ на элементной базе второго поколения — полупроводниковых транзисторах. Операционная система (было создано несколько операционных систем — Д68, НД-70, ОС ИПМ, Диспак, ОС "Дубна", ОС "Феликс"), трансляторы с автокода и распространенных языков высокого уровня, а также ряда специализированных и экспериментальных языков. Широко использовалась многоязыковая мониторная система "Дубна". Были разработаны также разнообразные сервисные диалоговые программы, обеспечивающие выполнение прикладных программ в пакетном и диалоговом режимах.
ОС Эльбрус (OSL) — операционная система для процессоров архитектуры Эльбрус 2000 (E2K) и Эльбрус-90микро (SPARC), разработана в МЦСТ на основе ядра Linux. Оригинальная архитектура E2K требует оригинальных механизмов управления прерываниями, процессами, виртуальной памятью, сигналами, синхронизацией, тегированными вычислениями — практически всеми основными механизмами ОС, в связи с чем и был разработан этот продукт. Суперкомпьютер "ЛОМОНОСОВ" работает на операционной системе Clustrx T-Platforms Edition. Операционная система «Эльбрус»(ОС Эль, OSL) является штатной для всех компьютеров МЦСТ, хотя на платформе SPARC также может функционировать порт системы МСВС 3.0. Официальная система идентификации программных продуктов восходит к их децимальным номерам: например, «ОС 316‑10» расшифровывается как «операционная система ТВГИ.00316‑10 с ядром ТВГИ.00315‑03, входящая в состав общего программного обеспечения ТВГИ.00311‑05». С одной стороны, это похоже больше на буквенно-цифровые названия, чем на порядковые номера версий.Ядром системы служит Linux 2.6.33, портированное на архитектуру «Эльбрус-2000» (E2K), а в целом система базируется на дистрибутиве Debian с избирательным подходом к выбору пакетов: по большей части наблюдается соответствие выпуску 7.0 «Wheezy» или более новому, однако версии некоторых пакетов скорее ближе к 5.0 «Lenny». Единожды установленная система не подлежит регулярному обновлению из официального репозитория фирмы МЦСТ и сразу содержит в себе все имеющиеся пакеты. Удивительно, но в отечественной операционной системе вновь создаваемые профили пользователей по умолчанию настроены на английский язык интерфейса. Основная особенность линейки отечественных процессоров «Эльбрус» — заложенный в архитектуру принцип явного параллелизма операций, он даёт возможность выполнять на каждом ядре до 25 операций за один машинный такт, что обеспечивает высокую производительность при умеренной тактовой частоте; Технология динамической двоичной трансляции, позволяющая обеспечивать эффективное исполнение приложений и операционных систем, распространяемых в двоичных кодах x86; Поддержка режима защищённых вычислений с особым аппаратным контролем целостности структуры памяти, которая позволяет обеспечить высокий уровень информационной безопасности использующих его программных систем. Помимо высокой производительности и энергоэффективности процессоров, это даёт возможность применять их в замещении импортных вычислительных систем там, где этого требуют соображения информационной безопасности и технологической независимости. Производитель заявляет, что при 1,3 ГГц Эльбрус-8С имеет производительность около 250 гигафлопсов на операциях с одинарной точностью (FP32). Производится в Тайване, на фабрике TSMC. Базовой операционной системой для платформы Эльбрус является ОС Эльбрус, построенная на базе ядра Linux. Система программирования платформы поддерживает языки С, С++, Java, Фортран-77, Фортран-90.
Суперкомпьютер «Ломоносов», установленный в Московском университете в 2009 году, относится к уникальным системам высшего диапазона производительности. В настоящее время он содержит 6654 вычислительных узла, более 94000 процессорных ядер, обладает пиковой производительностью 1,37 Пфлоп/с. Реальная производительность системы на тесте Linpack равна 674 Тфлоп/с, что позволило ему занять в июне 2011 года 13–ое место в списке Top500 самых мощных компьютеров мира. Впервые столь мощную вычислительную систему удалось разместить на площади всего 252 квадратных метра: по вычислительной плотности «Ломоносов» сегодня не имеет себе равных в мире, потребляя не более 2,8 МВт электроэнергии. Однако помимо высокой плотности и оптимального энергопотребления вычислитель такого масштаба должен обеспечивать высокую скорость решения реальных прикладных задач. Для этого в суперкомпьютере используется 6 видов вычислительных узлов и процессоры с различной архитектурой, а также специальные сети, что позволяет получать высокую производительность максимально широкого спектра приложений. На сегодняшний день ядром суперкомпьютерного комплекса МГУ являются: cуперкомпьютер «Ломоносов» с пиковой производительностью 1,3 Пфлоп/с, суперкомпьютер «Чебышев» с пиковой производительностью 60 Тфлоп/с и суперкомпьютер IBM Blue–Gene/P с пиковой производительностью 27 Тфлоп/с. Суперкомпьютерный комплекс активно развивается, а в его состав включаются вычислительные системы, построенные на новых принципах. Среди них — использование графических процессоров. Сначала это нашло отражение в экспериментальной установке от Hewlett–Packard «ГрафИТ!», объединившей 48 графических процессоров в рамках одной стойки, а затем было реализовано в полном масштабе в виде специального раздела суперкомпьютера «Ломоносов», содержащего 1554 графических процессора от NVidia. Среди направлений фундаментальных исследований, требующих использования суперкомпьютерных вычислительных мощностей, — магнитная гидродинамика, гидро– и аэродинамика, квантовая химия, сейсмика, компьютерное моделирование лекарств, геология и науки о материалах, фундаментальные основы нанотехнологий, инженерные науки, криптография и многое другое. С помощью суперкомпьютера «Ломоносов», который принимает на себя основную вычислительную нагрузку в рамках суперкомпьютерного комплекса МГУ, уже получены уникальные результаты в разных областях науки, например, в исследовании механизмов генерации шума в турбулентной среде или же в создании новых компьютерных методов проектирования лекарственных препаратов.
Программное обеспечение Средства архивации данных: bacula 3 (Т-Платформы), StorNext (Quantum), NetBackup (Symantec) Передача файлов: SCP, SFTP Управление заданиями и ресурсами: SLURM 2.0 Среды исполнения: OpenMPI 1.4, MVAPICH 1.1, IntelMPI 4 Языки программирования: C/C++, Fortran 77/90/95 Наборы компиляторов: Intel 12, GNU 4.4, Pathscale, PGI Средства отладки и анализа производительности: Intel® ITAC 12, grpof 4, Intel® vTune 4, Intel® Thread Checker, Acumem ThreadSpotter, IDB, Allinea DDT Системы контроля версий: SVN, GIT Языки сценариев: Perl, Python Использованные ресурсы:Виртуальный компьютерный музей |