Многопроцессорные системы с реконфигурируемой архитектурой

Жесткая архитектура традиционных многопроцессорных систем не обеспечивает пропорциональный рост производительности при увеличении числа процессоров, более того, производительность системы даже может снизиться из-за нарастания системных потерь при организации параллельного вычислительного процесса. Поэтому современные кластерные суперЭВМ на большинстве задач имеют реальную производительность, не превышающую 10-15% от декларируемой пиковой производительности.

Многопроцессорные системы с программируемой архитектурой, разрабатываемые в НИЦ СЭ и НК на основе оригинальной концепции, предложенной учеными России, позволяют перестраивать архитектуру системы под структуру решаемой прикладной задачи без изменения конфигурации используемого оборудования и обеспечивают высокую реальную производительность и практически линейный рост производительности пропорционально задействованным аппаратным ресурсам (количеству процессоров в системе).

В отличие от большинства реконфигурируемых вычислительных систем многопроцессорные системы с программируемой архитектурой реализуют структурно-процедурный метод организации параллельных вычислений, в котором параллельная программа представляет собой последовательность вызовов вычислительных структур, каждая из которых адекватна функционально законченному фрагменту задачи. Аппаратно-программные средства обеспечивают возможность динамического изменения архитектуры системы под определенную вычислительную структуру.

Комплекс разработанных методов преобразования прикладных задач в структурно-процедурную форму, аппаратных и программных средств системы позволяет более эффективно использовать аппаратные ресурсы и обеспечивает реальную производительность от 50% до 90% от пиковой производительности системы для широкого круга задач различных проблемных областей. По эффективности решения прикладных задач, по стоимости и массогабаритным характеристикам многопроцессорная система с программируемой архитектурой более предпочтительна, чем конкурирующие многопроцессорные системы с жесткой архитектурой.

Многопроцессорная система с программируемой архитектурой строится на основе принципа модульного наращивания. Структурной единицей многопроцессорной системы является базовый модуль, который представляет собой многослойную печатную плату. Наращивание вычислительной мощности системы осуществляется за счет соединения нескольких базовых модулей между собой. Системное программное обеспечение позволяет объединять базовые модули в группы для решения нескольких непересекающихся задач или использовать все установленные базовые модули системы для решения вычислительно трудоемкой задачи.

 

Аппаратное обеспечение

Базовые модули

Ригель

Ригель-2

Тайгета

Атлас

Волопас модуль питания

Вычислительные блоки

Орфей

Ригель

Ригель-2

Тайгета

Атлас

Caleano-K

Caleano-V

Скат

Реконфигурируемые вычислительные системы

Орфей-Т

Тайгета

Ускорители к ПК

РУПК-25 и РУПК-50

Модули загрузки и управления

Ригель-2