(1)機群環(huán)境介紹。
隨著并行計算機系統(tǒng)的飛速發(fā)展和相應軟件產(chǎn)品的開發(fā)成功，基于MPP的計算技術和 性能正在達到許多領域對超級計算的要求，因而高性能計算機系統(tǒng)成為人們關注的熱點。 特別是當生物工程、石油地質勘探和天氣預報等領域由于并行計算機的參與取得巨大成功 后，更多的應用領域開始引入并行計算的概念，更多專業(yè)的研究者希望并行計算機早日成為 他們研究時方便實用的工具。
但是開發(fā)并行計算軟件是一件非常困難的工作，它要求用戶了解并行計算機的體系結 構，并行語言的使用方法，更要求用戶清楚并行計算算法的細節(jié)并具有控制并行計算細節(jié)的 技巧，而復雜的并行網(wǎng)絡體系結構，晦澀難懂的MPP應用編程模式和特點各異的計算應用 領域等又對傳統(tǒng)的軟件設計思想提出的了嚴峻的挑戰(zhàn)。為此面向對象的技術和設計思想被 越來越多的軟件工具應用到了并行計算中。特別是將原來分布計算環(huán)境中應用的構件技術引入到MPP環(huán)境中以后，可以隱藏這些細節(jié)，為眾多領域的研究者開發(fā)并行計算軟件提供極大的發(fā)便。
所謂構件，是指可用來構造其他軟件的可復用的軟件組成成分。它既可以是被封裝的對象類、類樹、功能模塊等，也可以是軟件框架、軟件構架、文檔資料、分析件或設計模式等。 它使不同小組開發(fā)的并行構件之間具有良好的交互性，也最大限度地保證了構件的復用，這將大大減輕用戶的開發(fā)工作。
1977年，DEC公司推出了以VAX為結點機的松散耦合的集群系統(tǒng)，并成功地將VMS操 作系統(tǒng)移植到該系統(tǒng)上。20世紀90年代以來，隨著RISC技術的發(fā)展和高性能網(wǎng)絡產(chǎn)品的 出現(xiàn)，集群系統(tǒng)在性能價格比(Performance/Cost) 、可擴展性(Scalability) 、可用性(Availabili- ty)等方面都顯示出了很強的競爭力，尤其是它在對現(xiàn)有單機上的軟硬件產(chǎn)品的繼承和對商 用軟硬件最新研究成果的快速運用方面表現(xiàn)出了傳統(tǒng)大規(guī)模并行處理機(Massively Parallel Processor,MPP)無法比擬的優(yōu)勢。
目前，集群系統(tǒng)已在許多領域獲得應用�？梢灶A見，隨著對稱多處理機(Symmetric Mul- tiprocessor,SMP)產(chǎn)品的大量使用和高性能網(wǎng)絡產(chǎn)品的完善，以及各種軟硬件支持的增多和系統(tǒng)軟件、應用軟件的豐富，新一代高性能集群系統(tǒng)必將成為未來高性能計算領域的主流平 臺之一。具有代表性的集群系統(tǒng)有IBM 的SP2 、SGI 的POWER CHALLENGEarray、Microsoft 的Wolfpack、DEC 的TruClusters 、SUN 的SPARC cluster 1000/2000PDB 以及Berkeley NOW 等。我國國家智能計算機研究開發(fā)中心的曙光-1000A、曙光-2000I和曙光-2000Ⅱ也都屬于 集群系統(tǒng)的并行計算機。
簡單地說，并行計算機就是用若干(幾到幾千)處理器并行執(zhí)行一個作業(yè)，以提高計算效率。并行計算機的結構、規(guī)模、性能可以有很大的差異，其價格也就可以從人民幣數(shù)萬元到 數(shù)億元。以較低的投資，用若干臺性能較高的PC機組裝成集群并行計算機，采用Linux操 作系統(tǒng)以及目前在各類并行機上通用的信息傳遞接口MPI并行環(huán)境，以此為起步發(fā)展并行計算和研究，是一個合適的選擇。 一方面，計算機科學技術的發(fā)展在高性能計算領域為其他 科學技術的發(fā)展提供了越來越寬廣的平臺。另一方面，科學技術的發(fā)展對高性能計算環(huán)境 (硬、軟件)不斷提出更高的要求。針對特定的研究領域，在一定的財力資源下，集群并行計算機可以為數(shù)值模擬的發(fā)展提供串行計算機系統(tǒng)所無法比擬的高效平臺。
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