ВЕРХНИЙ
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( май 2023 г. ) |
| Тип компании | Частный |
|---|---|
| Промышленность | Компьютерное оборудование Компьютерное программное обеспечение |
| Основан | 1986 |
| Основатель | Проф. Ульрих Троттенберг |
| Несуществующий | 12 июля 2010 г. |
| Судьба | Растворенный |
| Преемник | ПАЛЛАС ГмбХ |
| Штаб-квартира | , |
Ключевые люди | Проф. Ульрих Троттенберг |
| Продукты | Суперкомпьютер SUPRENUM-1 , операционная система PEACE |
| Владелец | Проф. Ульрих Троттенберг, Krupp Atlas Elektronik GmbH, Stollmann GmbH, GMD FIRST |
SUPRENUM ( нем . SUPerREchner für NUMerische Anwendungen , английский: суперкомпьютер для числовых приложений ) — немецкий исследовательский проект по разработке параллельного компьютера, проводившийся с 1985 по 1990 год. Это была крупная работа, направленная на развитие национального опыта в области массово-параллельной обработки. как на аппаратном, так и на программном уровне.
Хотя в 1992 году компьютер Suprenum-1 был самым быстрым MIMD- компьютером с массовым параллелизмом в мире, [1] проект был поставлен и считается коммерческим провалом.
История
[ редактировать ]Финансируемый Федеральным министерством исследований и технологий (BMFT) , проект SUPRENUM начался в 1985 году, и финансирование BMFT продолжалось до 1990 года, когда стал доступен полностью сконфигурированный 256-узловой прототип машины Suprenum-1. Началу проекта в 1985 году предшествовал этап определения, продолжавшийся более одного года, в ходе которого собирались идеи, формировались концепции и выбирались партнеры по проекту.
Проект был двухуровневым, из которых был сделан только первый шаг. В частности планировалось следующее: [2]
- Подпроект Suprenum 1: производство высокоскоростного MIMD- компьютера
- Подпроект Suprenum 2: расширение основных приложений и классов алгоритмических сервисов для включения сложных и динамических грид-структур; зависящие от данных адаптивные процедуры, нерегулярные и высокоразмерные сетки, методы Монте-Карло, основанные на сеточных структурах, несеточные приложения и т. д., разработка инновационных языковых концепций, которые поддерживают автоматическое распределение нагрузки (особенно с динамическими сеточными структурами) на многопроцессорный процессор. структура, исследование альтернативных структур межсоединений (другие топологии, сети с переменными межсетевыми связями), в частности, в отношении динамических сетевых структур и стратегий автоматического распределения нагрузки, новых процессорных технологий ( СБИС , GaAs и т. д.).
Мандат, сопровождавший финансирование, заключался в создании проекта, который включал бы как исследовательскую, так и коммерческую сторону. С этой целью была основана компания SUPRENUM Supercomputer GmbH в Бонне . В обязанности SUPRENUM Supercomputer GmbH входило управление всем предприятием, участие в разработке программного обеспечения, координация разработки программного обеспечения, а также эксплуатация и продвижение результатов проекта. Коммерческая цель требовала участия компаний, обладающих производственным опытом. Исследовательские аспекты требовали участия различных университетских и государственных исследовательских лабораторий. В окончательную команду вошли около 15 групп из различных учреждений со всей Германии, включая несколько крупных компаний, а также небольшую SUPRENUM Supercomputer GmbH . [1] Они были [3]
- четыре (или пять соответственно) крупных научно-исследовательских института: GMD ( немецкий : Общество математики и обработки данных , английский: общество математики и информатики ) оба их офиса в Санкт-Августине и Берлине , KfA ( немецкий : KernforschungsAnstalt, Юлих , английский: институт) для ядерных исследований в Юлихе ), KfK ( нем . Kernforschungszentrum Karlsruhe , англ.: центр ядерных исследований в Карлсруэ ), DLR
- пять университетов: Дармштадт, Бонн, Брауншвейг, Дюссельдорф, Эрланген-Нюрнберг
- два промышленных потребителя: Dornier , Kraftwerk Union
- две компании: Krupp Atlas Elektronik GmbH , Stollmann GmbH.
- и Супренум ГмбХ
Задачи были поставлены следующие: [2]
- В области прикладного программного обеспечения: DLR , Dornier GmbH , GMD, Kernforschungsanlage Jülich GmbH (KFA), Kernforschungsanlage Karlsruhe GmbH (KfK), Kraftwerk Union AG и Университет Дюссельдорфа.
- На уровне языка: GMD, Технический университет Дармштадта и Боннский университет.
- В области систем: GMD, Krupp Atlas Elektronik GmbH, Stollmann GmbH, Технический университет Брауншвейга и Университет Эрлангена-Нюрнберга.
В то время как исследовательская группа по параллельным численным методам в Санкт-Августине предоставила ноу-хау для приложений (решение уравнений в частных производных), Немецкое общество математики и обработки данных GMD FIRST ( нем . Forschungszentrums für Innovative Rechnersysteme und -technologie , английский: Research центр инновационных компьютерных систем и технологий ) в Берлине предоставил необходимые ноу-хау в области проектирования аппаратного обеспечения и операционных систем. Всего в проекте приняли участие 15 исследовательских групп в академических учреждениях по всей Германии. Участие промышленности ограничивалось производством оборудования на предприятии Krupp Atlas Elektronik .
Было отгружено всего пять систем. [4]
С 12 июля 2010 г. компания SUPRENUM Supercomputer GmbH прекратила свое существование. [5]
После завершения проекта SUPRENUM Pallas GmbH [6] возникла из остатков SUPRENUM GmbH в 1991 году. В 2003 году компания продала свое подразделение высокопроизводительных вычислений корпорации Intel .
В отличие от тогдашних повсеместных традиционных векторных компьютеров (например, архитектуры NEC SX , Cray Y-MP ), SUPRENUM-1 одним из первых реализовал массово-параллельную конструкцию. Однако конкуренты, такие как Thinking Machines Corporation, быстро их догоняли.
Архитектура
[ редактировать ]
Suprenum-1 был разработан как многокомпьютерная система MIMD с массовым параллелизмом и был основан на распределенной аппаратной архитектуре.
Его можно было масштабировать до 256 вычислительных узлов, организованных в кластеры. Узлы кластера были разделены на пять функциональных блоков. Из 20 узлов для выполнения прикладных программ было доступно 16 узлов приложений. Один резервный узел служил для обеспечения отказоустойчивости. В дополнение к этим узлам, ориентированным на приложения, дисковый узел предоставлял услуги дискового ввода-вывода, а диагностический узел предоставлял услуги обслуживания. И, наконец, взаимное соединение различных кластеров, а также соединение с хост-машинами становится возможным благодаря узлу связи, который фактически служит шлюзом между шиной кластера и шиной SUPRENUM. [7]
Первый выпуск состоял из 320 узлов (256 узлов приложений и 64 узлов обслуживания).
Основными компонентами каждого узла приложения были 32-битный микропроцессор Motorola 68020, работающий с тактовой частотой 20 МГц, 8 МБ оперативной памяти, защищенной 2-битной логикой обнаружения ошибок и 1-битной логикой исправления ошибок, а также четыре сопроцессора. : [8]
- Блок управления страничной памятью (PMMU) Motorola 68851 проверял права доступа и нарушение страниц при обращении к памяти узла со стороны ЦП или в начале DMA .
- Модуль с плавающей запятой (FPU) Motorola 68882 выполнял скалярную арифметику с плавающей запятой.
- Векторный блок с плавающей запятой (VFPU) состоял из набора микросхем Weitek WTL2264/2265 и 64 КБ быстрой статической памяти (векторного кэша). Пиковая производительность составила 10 MFlops для вычислений с плавающей запятой двойной точности за одну операцию и 20 MFlops в случае цепочки операций. Пиковая производительность была достигнута, даже если один из двух операндов читался из основной памяти с помощью DMA , при условии, что использовалось постоянное приращение.
- Блок связи (CU) представлял собой микропрограммируемый сопроцессор, который обеспечивал передачу данных между основной памятью узла и другими узлами системы. ЦП . инициировал связь Затем блок связи обрабатывал всю передачу данных, включая запрос шины, передачу с проверкой протокола и освобождение шины. Функции блока связи реализовывались в основном вентильными матрицами и гибридными модулями.
Чистая производительность каждого узла приложения была указана в 4 Мфлопс. Как следствие, для релиза SUPRENUM была рассчитана чистая производительность в 1 Гфлопс.
16 кластеров были соединены сетью шин со скоростью 200 Мбит/с. Автобусы были расположены в виде прямоугольной сетки с 4 горизонтальными и 4 вертикальными шинами (глобальными шинами). Каждый кластер состоял из 16 процессоров, соединенных быстрой шиной, а также устройств ввода-вывода для связи с глобальной сетью шин, с диском и хост-компьютерами. Для каждого кластера был выделенный диск. Отдельные узлы могут обеспечивать до 20 Мфлопс (64-битное соединение) или 10 Мфлопс (64-битное соединение) вычислительной мощности. [9]
Высокая пропускная способность шинной сети сделала Suprenum-1 интересной машиной для широкого спектра применений, в том числе требующих связи на большие расстояния. Между удаленными узлами никогда не требовалось более трех шагов связи. SUPRENUM поддерживал модель связи «отправка/получение». Основное отличие состоит в том, что SUPRENUM Fortran был расширением стандартного Fortran, в котором управление задачами и связь включены в язык, а не реализуются посредством вызовов библиотеки, как в iPSC. SUPRENUM также поддерживает расширения массивов Fortran 90, использующие векторное оборудование. Программное обеспечение SUPRENUM характеризовалось лучшей поддержкой научных приложений среди различных поставщиков распределенной памяти MIMD. Усилия, вложенные в разработку библиотек высокоуровневых грид-примитивов и коммуникационных примитивов, значительно облегчили перенос приложений на компьютер, а также обеспечили существенную переносимость высокого уровня на другие системы, поскольку коммуникационная библиотека могла быть реализована в терминах низкоуровневого примитивы в любой распределенной системе. [10]
Помимо аппаратной разработки, программное обеспечение Suprenum-1 разрабатывалось на многих уровнях:
- Операционная система
- Векторизация компиляторов
- Передача сообщений
- Приложения
Операционной системой для Suprenum-1 была PEACE (Process Execution And Communication Environment), новая операционная система, разработанная специально для проекта. PEACE с самого начала разрабатывался для поддержки эффективной передачи сообщений с малой задержкой, а также многозадачности. Хотя PEACE казалась удовлетворительной операционной системой, задержка сообщений никогда не была такой низкой, как хотелось бы. Типичные издержки задержки составляют порядка 1 миллисекунды. Хотя асинхронная связь была целью разработки SUPRENUM, нам так и не удалось перекрыть связь с вычислениями на Suprenum-1 из-за конфликта почтовых ящиков в PEACE.
В результате был разработан элементарный и «первый в своем роде» Фортрана компилятор . Основанный на Fortran 77 , он уже предоставлял некоторые функции будущего стандарта Fortran 90 . Он также использовал коммуникационную библиотеку PARMACS («параллельные макросы»). В отличие от упомянутого выше компилятора FORTRAN, модель программирования PARMACS явно основана на передаче сообщений . Но опять же, финансирование проекта было остановлено до того, как компилятор достиг зрелости. Он превратился в СУПЕРБ [11] (SUprenum ParallyER Bonn) проект («Венский Фортран»).
Производительность
[ редактировать ]Стол [12] ниже представлено сравнение Супренума-1 с другими системами МПП того времени:
| Система | Количество узлов | Пиковая производительность [Мфлопс] |
|---|---|---|
| Мейко CS-1 | 16 | 960 |
| Апстрим-1 | 256 | 5120 |
| Intel iPSC/860 | 128 | 7680 |
| Корпорация Мыслящих Машин CM-2 | 65536 | 24000 |
| Корпорация Мыслящих Машин CM-200 | 65536 | 32000 |
| Корпорация Мыслящих Машин CM-5 | 1024 | 131000 |
| Кендалл-сквер KSR-1 | 64 | 2560 |
| Эванс и Сазерленд ES-1 | 32 | 640 |
| Мириас СП-2 | 128 | 64 |
Обзор
[ редактировать ]Из-за высокой стоимости разработки более 160 миллионов [13] Немецкой марки и отсутствия успеха в маркетинге, проект все чаще оценивался критически и сравнивался с другими неудачными исследованиями ( Реактор-размножитель , Transrapid ). Поэтому Федеральное министерство исследований и технологий отказалось от финансирования запланированного второго этапа превращения в коммерческий проект. Это решение помешало коммерческому успеху, поскольку оно лишило систему-преемницу, на которую могли бы положиться потенциальные клиенты. Непрерывность является важной предпосылкой для разработки программного обеспечения или его прикладного промышленного использования.
Оглядываясь назад, можно сказать, что особенно критике подвергается недостаточное участие промышленности. Однако как исследовательский проект SUPRENUM оказался успешным. Участвующие учреждения приобрели уважаемый опыт в области параллельных вычислений , что привело к созданию европейского проекта GENESIS. PEACE служил операционной системой для некоммерческой архитектуры MANNA. SUPRENUM также повлиял на разработку других параллельных компьютеров, таких как Meiko CS-2, который стал результатом европейского проекта GENESIS.
В результате проекта SUPRENUM возникло множество успешных предприятий, например, GENESIS , SUPERB , Pallas GmbH , Manna, PPPE и RAPS. Фактически Pallas можно рассматривать как продолжение всех аспектов программного обеспечения SUPRENUM, и это показывает, что эта часть SUPRENUM имела коммерческий успех. Проект GMD FIRST Manna также является продолжением операционной системы и некоторых аспектов архитектуры SUPRENUM, снова очень успешным, хотя на этот раз в исследовательской среде.
Кроме того, машина Meiko CS-2, первоначально разработанная в рамках GENESIS, включала в себя многие элементы конструкции Suprenum-2 от SUPRENUM, и действительно, в какой-то момент были серьезные планы по объединению Meiko и SUPRENUM. К сожалению, эта концепция в конечном итоге была отвергнута акционерами SUPRENUM GmbH, которые в то время также решили выйти из SUPRENUM. Наконец, прикладная сторона SUPRENUM превратилась в GENESIS, позже PPPE и RAPS, так что этот аспект SUPRENUM снова показал свою долгосрочную жизнеспособность.
Принимая во внимание все эти достижения в широком спектре компьютерных технологий, можно только заключить, что SUPRENUM оказался весьма успешным, хотя и не достиг всех целей, первоначально поставленных правительством.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б SUPRENUM: Перспективы и результаты Оливер А. МакБрайан, 1994 г.
- ^ Jump up to: а б Информационная служба зарубежного вещания FBIS (30 марта 1987 г.). «Супренум ФРГ: архитектура MIMD, многоуровневый принцип» (pdf) . Отчет по Европе и Латинской Америке – Наука и технологии . Арлингтон, Вирджиния: NTIC / JPRS. п. 8. JPRS-ELS-87-016. Архивировано (PDF) из оригинала 4 марта 2016 г.
- ^ Фокус исследований в области информатики в Германии в 1980-х годах Бернд Ройзе, 2008 (немецкий)
- ^ Массовые параллельные вычисления (Архив программы) , 12 мая 2008 г., cczwei.de (немецкий)
- ^ СУПЕРКОМПЬЮТЕР на wirtschaft.ch
- ^ Домашняя страница Pallas GmbH
- ^ PEACE: Распределенная операционная система для высокопроизводительных многокомпьютерных систем В. Шредер, 1989 г.
- ^ Поведение программы мониторинга на SUPRENUM M. Siegle et al., 1992
- ^ Масштабирование производительности уравнений мелкой воды на суперкомпьютере Suprenum-l Оливер А. МакБрайан, 1992
- ^ Сравнение параллельных компьютеров Intel iPSC/860 и Suprenum-1 Оливер А. МакБрайан, 1990 г.
- ^ Наука и технологии Европы - Суперкомпьютер "Супренум" ФРГ , 7 сентября 1989 г.
- ^ Параллельная обработка и научные приложения К. Фархат и О. МакБрайан, 1992 г.
- ^ Брошюра Немецкого национального музея , Бонн.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Проекты GENESIS и SUPRENUM Оливер А. МакБрайан, 1994 г.
- Распределенная операционная система PEACE и ее пригодность для архитектур передачи сообщений MIMD В. Шредер, 1988 г.
- PEACE: распределенная операционная система для архитектуры передачи сообщений MIMD В. Шредер, 1988 г.
- Ретроспектива Мангеймской суперкомпьютерной конференции, посвященной ее 15-летию У. Хармс, 2000 г.
- Концепции и примеры параллельных компьютерных архитектур (VII): ускорение с помощью концепции пирамиды почти на 100 процентов на сайте Computerwoche.de (немецкий)