Dies macht ein Multiprozessormodell attraktiv, wenn Sie Ihren Supercomputer verwenden möchten, um gängige Multithread-Anwendungen wie 3D-Rendering-Tools oder Media-Encoder auszuführen.
Cluster bilden
Der Multiprozessor-Ansatz weist Einschränkungen auf. Sobald Sie Ihre beiden teuren Prozessoren in Ihrem teuren Motherboard installiert haben, gibt es fast keinen Spielraum für eine organische Erweiterung; Sie könnten mehr RAM installieren oder Ihre Prozessoren gegen ein Paar leistungsstärkere Modelle austauschen, aber im Grunde haben Sie ein geschlossenes System. Ein flexiblerer Ansatz ist das Clustering.
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Ein Cluster ist eine Gruppe von Computern, die normalerweise über ein lokales Netzwerk verbunden sind und sich wie ein einzelnes System verhalten.
Ein Rechencluster kann als Makrokosmos eines Multiprozessorsystems betrachtet werden, in dem mehrere physische Computer parallel an ihren individuellen Aufgaben arbeiten
Cluster können für alle möglichen Zwecke verwendet werden, beispielsweise zur Bereitstellung von Lastausgleich und Fehlertoleranz für Netzwerkdienste, aber das Modell eignet sich besonders gut für Supercomputing-Anwendungen. Tatsächlich war ein Clustering-Ansatz die Grundlage der meisten der bekanntesten Supercomputer der Geschichte, einschließlich des weltbesten K-Computers von Fujitsu.
Die Philosophie hinter Supercomputing-Clustering ist einfach. Eine physische (oder virtuelle) Maschine ist als Mastersystem oder Hauptknoten konfiguriert, und auf diesem System wird der Hauptanwendungscode ausgeführt. Die anderen Knoten tun nichts anderes, als zu sitzen und darauf zu warten, dass das Master-System ihnen Arbeitslasten delegiert; Wenn diese eintreffen, erledigen sie die Arbeit und liefern die Ergebnisse so schnell wie möglich zurück.
Ein Rechencluster kann als Makrokosmos eines Multiprozessorsystems betrachtet werden, bei dem mehrere physische Computer parallel an ihren individuellen Aufgaben arbeiten.
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Der Unterschied besteht darin, dass Knoten zu Ihrem Cluster hinzugefügt oder daraus entfernt werden können, so wie Sie einen neuen PC mit einem Netzwerk verbinden. Darüber hinaus muss die Knotenhardware überhaupt keine bestimmte Architektur verwenden.
Wenn Sie wollten, konnten Sie einen Cluster aus einem Sammelsurium von Systemen zusammenstellen, darunter Netbooks, Laptops, Workstations und Hochleistungsserver. Die einzige Voraussetzung ist, dass auf jedem Knoten eine geeignete Client-Software ausgeführt wird.
Die wohl bekanntesten Beispiele für Computing-Cluster sind die Projekte [email protected] und [email protected] – aber der Begriff Cluster impliziert normalerweise ein zentral verwaltetes System (Projekte, die die Leistung von Remote-Computern vereinen, werden stattdessen als Grid-Computing bezeichnet). ).
Die Knoten eines Clusters sind in der Regel auch über eine viel schnellere Verbindung als eine normale Internetverbindung verbunden, um die Latenz beim Hin- und Hersenden von Workloads zu minimieren. In Ihrem Heimcluster kann das Gigabit oder 10 GbE sein; Der K-Computer verwendet eine proprietäre Verbindung namens Tofu, die eine Bandbreite von 100 GB/s bietet.
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Supercomputing-Codierung
Windows-basierte Cluster können ganz einfach mit dem Betriebssystem Windows HPC Server 2008 zusammengestellt werden, und Microsoft stellt Richtlinien zum Erstellen von clusterfähigen Anwendungen bereit, die bei der Ausführung auf einem solchen System Clusterressourcen nutzen. Alternativ gibt es verschiedene kostenlose Linux-Distributionen, die auf Clustering ausgelegt sind, wie zum Beispiel openMosix und ClusterKnoppix. Diese bieten eine benutzerfreundliche Erfahrung, die es fast mühelos macht, einen Cluster jeder Größe mit dem beliebten Beowulf-System einzurichten.
Welche Route Sie auch wählen, eine Einschränkung, auf die Sie wahrscheinlich stoßen werden, ist jedoch ein Mangel an bereits vorhandenen Anwendungen, die darauf ausgelegt sind, Clusterressourcen zu nutzen. Dies ist nicht unbedingt ein Problem, da Supercomputer-Aufgaben normalerweise durch maßgeschneiderten Code ausgeführt werden.
Zusatzkarten
Der Cluster-Ansatz ist flexibel, aber ziemlich verschwenderisch – es bedeutet im Grunde, einen ganzen Computer eingeschaltet zu lassen und Strom zu verbrauchen, wenn Sie normalerweise nur wenige Funktionen des Prozessors nutzen.
Ein energieeffizienterer Ansatz besteht darin, eine große Anzahl von Prozessorkernen auf einer Erweiterungskarte zu montieren und diese Kerne als virtuellen Cluster zu verwenden.
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