Мощный компьютер, к которому подключены другие компьютеры

Обновлено: 22.11.2024

Представьте, что вам поручили толкать очень тяжелую машину в гору. Вам разрешено нанимать людей, которые ничем другим не занимаются, чтобы помочь вам перевезти машину. У вас есть два варианта: вы можете поискать одного большого и достаточно сильного человека, чтобы сделать все это самостоятельно, или вы можете взять несколько обычных людей, чтобы они объединились. Хотя в конечном итоге вы можете найти кого-то достаточно крупного, чтобы толкать машину в одиночку, в большинстве случаев будет проще просто собрать группу людей среднего размера. Это может показаться странным, но общие компьютерные системы используют тот же принцип.

Когда вычислительная задача действительно сложна, на ее обработку одному компьютеру может уйти много времени — в некоторых случаях миллионы дней. Даже у суперкомпьютеров есть ограничения по обработке. Они также редки и дороги. Многие исследовательские центры требуют большой вычислительной мощности, но не имеют доступа к суперкомпьютеру. Для этих организаций совместные вычисления часто являются привлекательной альтернативой суперкомпьютерам.

Совместные вычисления — это разновидность высокопроизводительных вычислений. Общая вычислительная система — это сеть компьютеров, которые работают вместе для выполнения определенной задачи. Каждый компьютер отдает часть своей вычислительной мощности, а иногда и другие ресурсы, чтобы помочь в достижении цели. Объединяя в сеть тысячи компьютеров, общая вычислительная система может сравняться или даже превзойти вычислительную мощность суперкомпьютера.

В большинстве случаев ваш компьютер не использует все свои вычислительные ресурсы. Бывают и другие случаи, когда вы можете включить компьютер, но фактически им не пользуетесь. Общая вычислительная система использует преимущества этих ресурсов, которые в противном случае остались бы неиспользованными.

Совместно используемые вычислительные системы отлично подходят для решения одних сложных задач, но бесполезны для решения других. Они могут быть сложными в разработке и управлении. Пока несколько ученых-компьютерщиков работают над стандартизацией общих вычислительных систем, многие существующие системы используют уникальное оборудование, программное обеспечение и архитектуру.

Какие части составляют типичную общую вычислительную систему? Продолжайте читать, чтобы узнать.

Общие вычислительные системы

В традиционной высокопроизводительной вычислительной системе все компьютеры одной модели и работают под управлением одной и той же операционной системы. Большую часть времени каждое приложение, работающее в системе, имеет свой собственный выделенный сервер. Иногда вся сеть опирается на проводные соединения, то есть все элементы в системе соединяются друг с другом через различные концентраторы. Вся система эффективна и элегантна.

Совместно используемая вычислительная система может быть столь же эффективной, но она не обязательно выглядит очень элегантно. Общая вычислительная система ограничена только программным обеспечением, на которое она опирается для соединения компьютеров. При правильном программном обеспечении общая вычислительная система может работать на разных типах компьютеров, работающих под управлением разных операционных систем. Сетевые подключения могут существовать через проводные сети, локальные сети (LAN), беспроводные сети (WAN) или Интернет. Самое большое преимущество общей вычислительной системы по сравнению с традиционными системами высокопроизводительных вычислений заключается в том, что в общую вычислительную систему проще добавить дополнительные ресурсы. Присоединиться может любой, у кого есть компьютер, на котором можно запустить программное обеспечение системы.

Программное обеспечение системы — это то, что дает ей доступ к неиспользуемой вычислительной мощности каждого компьютера. Для участия в каждом компьютере, подключенном к системе, должно быть установлено это программное обеспечение. Не существует окончательного комплекта программного обеспечения для общих вычислений, но в целом программное обеспечение должно выполнять следующие действия:

Свяжитесь с административным сервером системы, чтобы получить фрагмент данных.
Контролируйте загрузку ЦП хост-компьютера и используйте вычислительную мощность всякий раз, когда она доступна
Отправлять проанализированные данные обратно на административный сервер в обмен на новые данные.

Общие вычислительные системы имеют относительно узкое применение. Они отлично подходят для решения больших вычислительных задач, которые ученые могут разбить на более мелкие части. Если разбить задачу на более мелкие фрагменты особенно просто, это называется досадно параллельной проблемой.

Для небольших вычислительных задач или проблем, которые нелегко разбить, общие вычислительные системы менее полезны. Весь смысл системы в том, чтобы сократить время, необходимое для выполнения сложных вычислений. Это не обязательно увеличит скорость простых вычислений в сети.

Каковы различные части общей вычислительной системы? Продолжайте читать, чтобы узнать.

Поскольку общие вычислительные системы используют вычислительную мощность сотен или тысяч компьютеров в режиме простоя, они также известны под названиями "зачистка ЦП", "зачистка циклов" и "краже циклов". Каждое имя относится к тому, как общая вычислительная система подключается к ЦП всех компьютеров, принадлежащих к ее сети.

Общая вычислительная архитектура

В отличие от распределенных вычислительных систем, которые теоретически могут иметь столько точек сетевого интерфейса, сколько пользователей, общая вычислительная система обычно имеет лишь несколько точек управления. Это связано с тем, что большинство общих вычислительных систем имеют определенные цели и не являются общими утилитами.

Полезно представить типичную компьютерную систему с общим доступом, имеющую интерфейсную часть и серверную часть. Во внешнем интерфейсе находятся все компьютеры, которые добровольно выделяют ресурсы ЦП для проекта. На серверной части находятся компьютеры и серверы, которые управляют всем проектом, делят основную задачу на более мелкие части, взаимодействуют с компьютерами на переднем конце и хранят информацию, которую передние компьютеры отправляют после завершения анализа.

Как правило, задача разделения вычислительной задачи на более мелкие фрагменты возлагается на программу на внутреннем компьютере, обычно на сервере. Этот компьютер использует специальное программное обеспечение для разделения задачи на более мелкие части, которыми легче управлять обычной компьютерной системе. При обращении сопутствующего программного обеспечения, установленного на внешнем компьютере, сервер будет отправлять данные по сети для анализа. Получив завершенное задание анализа, сервер направит данные в соответствующую базу данных.

Системные администраторы обычно используют другой компьютер для объединения выполненных анализов. Конечная цель состоит в том, чтобы прийти к решению очень большой проблемы, решая ее маленькими кусочками. Во многих случаях системные администраторы публикуют результаты, чтобы другие могли воспользоваться этой информацией.

Если это описание архитектуры кажется немного расплывчатым, это потому, что не существует единого способа создания и администрирования общей вычислительной системы. Каждая система имеет свое уникальное программное обеспечение и архитектуру. В большинстве случаев программист настраивает программное обеспечение под задачи конкретной системы. Хотя в целом две разные компьютерные системы с общим доступом могут работать одинаково, если углубиться в детали, они могут выглядеть совершенно по-разному.

Что такое приложения для общих вычислений и зачем им нужно специализированное программное обеспечение? Узнайте в следующем разделе.

Некоторые общие вычислительные системы используют виртуальные серверы. Для создания виртуальных серверов инженер устанавливает специальное программное обеспечение на один физический сервер. Программное обеспечение делит сервер на несколько эксклюзивных платформ, каждая из которых может запускать операционную систему независимо от других. Зачем это делать? Точно так же, как средний владелец компьютера редко использует всю вычислительную мощность своего компьютера, средний сервер редко работает на полную мощность. Использование виртуальных серверов означает, что один физический сервер работает ближе к своему полному потенциалу и снижает потребность в дополнительном оборудовании.

Общие вычислительные приложения

Существуют десятки активных проектов общих вычислительных систем, каждый со своими сетями и вычислительными задачами. Некоторые из этих сетей перекрываются — пользователь может участвовать более чем в одной сети, хотя это означает, что разные проекты должны делить простаивающие ресурсы. В результате выполнение каждой отдельной задачи занимает немного больше времени.

Одним из примеров общей компьютерной системы является Лаборатория грид-систем штата Висконсин (GLOW). Университет Висконсин-Мэдисон использует GLOW для нескольких проектов, что в некотором роде отличает его от большинства общих вычислительных систем. Один проект использует сеть GLOW для изучения генома человека. Другой использует ресурсы GLOW для исследования потенциальных методов лечения рака. В отличие от общих вычислительных систем, предназначенных для одной задачи, GLOW может работать с несколькими проектами.

Программное обеспечение, которое делает возможным GLOW, называется Condor. Задача Condor — искать незанятые процессоры в сети GLOW и использовать их для работы над отдельными проектами. Когда один проект неактивен, Condor заимствует ресурсы для других проектов. Однако, если какой-либо ранее неактивный проект возвращается в оперативный режим, Condor освобождает процессоры соответствующих компьютеров.

Некоторые другие общие вычислительные системы включают:

SETI@home: проект, который анализирует данные с радиотелескопов в поисках разумной внеземной жизни.
Африка@дома. В рамках этого проекта вычислительные мощности используются для исследовательских программ, направленных на улучшение качества жизни в Африке, с упором на инициативы по борьбе с малярией.
Proteins@home, Predictor@home, Rosetta@home и Folding@home: каждый из этих проектов изучает белки по-разному.
Einstein@home, Cosmology@home, Milkyway@home и Orbit@home: в этих проектах изучаются астрономические данные.

Другие проекты изучают все, от физики гидродинамики до моделирования нанотехнологических сред.

Таким образом, общие вычислительные системы могут быть действительно полезными, но есть ли в них опасность? Читайте дальше, если вам не страшно.

IBM, компания, которая инвестирует миллионы долларов в исследования в области компьютерных наук, в январе 2008 года опубликовала отчет о проекте под названием "Kittyhawk.«Цель проекта — построить глобальную вычислительную систему с общим доступом, настолько большую и мощную, что она сможет размещать Интернет в качестве приложения. Другими словами, система будет похожа на огромный компьютер, а Интернет — просто программа на нем.

Опасения по поводу общих вычислений

Каждый раз, когда система разрешает одному компьютеру доступ к ресурсам другого компьютера, возникают вопросы о безопасности и конфиденциальности. Что мешает администраторам программы шпионить за компьютером конкретного пользователя? Если администраторы могут использовать мощность ЦП, могут ли они также получать доступ к файлам и конфиденциальным данным?

Простой ответ на этот вопрос заключается в том, что это зависит от того, какое программное обеспечение должно быть установлено на участвующем компьютере, чтобы стать частью системы. Все, что общая вычислительная система может делать с отдельным компьютером, зависит от этого программного приложения. В большинстве случаев программное обеспечение никому не позволяет получить прямой доступ к содержимому главного компьютера. Все автоматизировано, и доступна только вычислительная мощность процессора.

Однако есть исключения. Зомби-компьютерная система или ботнет является примером вредоносной общей вычислительной системы. Возглавляемая хакером компьютерная система-зомби превращает невинных владельцев компьютеров в жертв. Во-первых, жертва должна установить на свой компьютер специальное программное обеспечение, прежде чем хакер сможет получить к нему доступ. Обычно такое программное приложение маскируется под безобидную программу. После установки хакер может получить доступ к компьютеру жертвы для выполнения вредоносных задач, таких как прямая атака типа «отказ в обслуживании» (DDoS) или рассылка большого количества спама. Ботнет может охватывать сотни или тысячи компьютеров, при этом жертвы не знают, что происходит.

Общим вычислительным системам также необходим план на случай, если конкретный компьютер отключится или станет недоступным по иным причинам в течение длительного времени. В большинстве систем есть процедура, которая устанавливает ограничение по времени для каждой задачи. Если компьютер участника не выполнит задачу за определенное время, управляющий сервер отменит задачу этого компьютера и назначит задачу новому компьютеру.

Одно из критических замечаний по поводу общих вычислений заключается в том, что, хотя они используют простаивающие процессоры, они увеличивают энергопотребление и тепловыделение. Поскольку компьютеры используют больше своей вычислительной мощности, им требуется больше электроэнергии. Некоторые системные администраторы общих вычислений призывают участников оставлять свои компьютеры все время включенными, чтобы система имела постоянный доступ к ресурсам. Иногда инициатива по использованию общих вычислительных систем вступает в противоречие с экологическими инициативами, в которых особое внимание уделяется энергосбережению.

Возможно, самый большой недостаток общих вычислительных систем заключается в том, что они недостаточно полны. Хотя они объединяют вычислительные мощности вместе, они не используют преимущества других ресурсов, таких как хранилище. По этой причине многие организации рассматривают возможность внедрения систем грид-вычислений, которые используют больше ресурсов и позволяют большему количеству приложений использовать сети.

Будущее за общими вычислительными системами или их место займут распределенные вычислительные системы? По мере того, как обе модели станут более распространенными, мы увидим, какая система победит. Чтобы узнать больше о совместном использовании компьютеров и других темах, перейдите на следующую страницу и перейдите по ссылкам.

Совместно используемая вычислительная система – это разновидность вычислительной системы с ограниченной сеткой. Общие вычислительные системы распределяют фрагменты данных для конкретной задачи по сети компьютеров, используя неиспользуемую мощность ЦП. В системе распределенных вычислений сетевые компьютеры совместно используют несколько ресурсов, включая вычислительную мощность, память и пространство для хранения. Общая вычислительная система обычно имеет конкретную цель. Как только эта цель будет достигнута, в системе отпадет необходимость. Будущие системы грид-вычислений будут ориентированы на организацию, а это означает, что они будут использоваться в качестве общего актива для организаций и корпораций, а не для какой-то одной конкретной цели.

Сервер — это компьютер или система, которая предоставляет ресурсы, данные, службы или программы другим компьютерам, известным как клиенты, по сети. Теоретически всякий раз, когда компьютеры совместно используют ресурсы с клиентскими машинами, они считаются серверами. Существует множество типов серверов, включая веб-серверы, почтовые серверы и виртуальные серверы.

Отдельная система может предоставлять ресурсы и одновременно использовать их из другой системы. Это означает, что устройство может быть и сервером, и клиентом одновременно.

Некоторые из первых серверов были мейнфреймами или миникомпьютерами. Миникомпьютеры были намного меньше мэйнфреймов, отсюда и название. Однако по мере развития технологий они стали намного крупнее настольных компьютеров, что сделало термин «микрокомпьютер» несколько абсурдным.

Изначально такие серверы были подключены к клиентам, известным как терминалы, которые не выполняли никаких реальных вычислений. Эти терминалы, называемые «тупыми терминалами», существовали просто для того, чтобы принимать ввод с клавиатуры или устройства чтения карт и возвращать результаты любых вычислений на экран дисплея или принтер. Фактические вычисления выполнялись на сервере.

Позже серверы часто представляли собой отдельные мощные компьютеры, подключенные по сети к набору менее мощных клиентских компьютеров. Эту сетевую архитектуру часто называют моделью клиент-сервер, в которой и клиентский компьютер, и сервер обладают вычислительной мощностью, но некоторые задачи делегируются серверам. В предыдущих вычислительных моделях, таких как модель мэйнфрейм-терминал, мейнфрейм действовал как сервер, хотя и не назывался под этим именем.

По мере развития технологий менялось и определение сервера. В наши дни сервер может быть не чем иным, как программным обеспечением, работающим на одном или нескольких физических вычислительных устройствах. Такие серверы часто называют виртуальными серверами. Первоначально виртуальные серверы использовались для увеличения количества серверных функций, которые мог выполнять один аппаратный сервер. Сегодня виртуальные серверы часто управляются третьей стороной на оборудовании через Интернет, что называется облачными вычислениями.

Сервер может быть предназначен для выполнения одной задачи, например, почтовый сервер, который принимает и хранит электронную почту, а затем предоставляет ее запрашивающему клиенту. Серверы также могут выполнять несколько задач, таких как файловый сервер и сервер печати, которые одновременно хранят файлы и принимают задания на печать от клиентов, а затем отправляют их на сетевой принтер.

Как работает сервер

Для работы в качестве сервера устройство должно быть настроено на прослушивание запросов от клиентов по сетевому подключению. Эта функция может существовать как часть операционной системы в виде установленного приложения, роли или их сочетания.

Например, операционная система Microsoft Windows Server предоставляет функции прослушивания клиентских запросов и ответа на них. Дополнительно установленные роли или службы увеличивают количество типов клиентских запросов, на которые может отвечать сервер. В другом примере веб-сервер Apache отвечает на запросы интернет-браузера через дополнительное приложение Apache, установленное поверх операционной системы.

Когда клиенту требуются данные или функции с сервера, он отправляет запрос по сети. Сервер получает этот запрос и отвечает соответствующей информацией. Это модель запроса и ответа в сети клиент-сервер, также известная как модель вызова и ответа.

Сервер часто выполняет множество дополнительных задач в рамках одного запроса и ответа, включая проверку личности отправителя запроса, проверку наличия у клиента разрешения на доступ к запрошенным данным или ресурсам, а также правильное форматирование или возврат требуемого ответа. ожидаемым образом.

Типы серверов

Существует множество типов серверов, выполняющих разные функции. Многие сети содержат один или несколько распространенных типов серверов:

Файловые серверы

Файловые серверы хранят и распространяют файлы. Несколько клиентов или пользователей могут совместно использовать файлы, хранящиеся на сервере. Кроме того, централизованное хранение файлов предлагает более простые решения для резервного копирования или отказоустойчивости, чем попытки обеспечить безопасность и целостность файлов на каждом устройстве в организации. Аппаратное обеспечение файлового сервера может быть спроектировано так, чтобы максимизировать скорость чтения и записи для повышения производительности.

Серверы печати

Серверы печати позволяют управлять функциями печати и распределять их. Вместо того, чтобы подключать принтер к каждой рабочей станции, один сервер печати может отвечать на запросы печати от множества клиентов. Сегодня некоторые более крупные и высокопроизводительные принтеры поставляются со встроенным сервером печати, что устраняет необходимость в дополнительном сервере печати на базе компьютера. Этот внутренний сервер печати также функционирует, отвечая на запросы печати от клиента.

Серверы приложений

Серверы приложений запускают приложения вместо клиентских компьютеров, выполняющих приложения локально. Серверы приложений часто запускают ресурсоемкие приложения, совместно используемые большим количеством пользователей. Это избавляет каждого клиента от необходимости иметь достаточно ресурсов для запуска приложений. Это также избавляет от необходимости устанавливать и поддерживать программное обеспечение на многих компьютерах, а не только на одном.

DNS-серверы

Серверы системы доменных имен (DNS) — это серверы приложений, которые обеспечивают разрешение имен для клиентских компьютеров путем преобразования имен, понятных людям, в машиночитаемые IP-адреса. Система DNS представляет собой широко распространенную базу данных имен и других DNS-серверов, каждый из которых может использоваться для запроса неизвестного имени компьютера. Когда клиенту нужен адрес системы, он отправляет DNS-запрос с именем нужного ресурса на DNS-сервер.DNS-сервер отвечает необходимым IP-адресом из своей таблицы имен.

Почтовые серверы

Почтовые серверы — очень распространенный тип серверов приложений. Почтовые серверы получают электронные письма, отправленные пользователю, и хранят их до тех пор, пока клиент не запросит их от имени указанного пользователя. Наличие почтового сервера позволяет правильно настроить одну машину и постоянно подключать ее к сети. После этого он готов отправлять и получать сообщения, а не требует, чтобы на каждом клиентском компьютере постоянно работала собственная подсистема электронной почты.

Веб-серверы

Одним из самых распространенных типов серверов на современном рынке является веб-сервер. Веб-сервер — это особый тип сервера приложений, на котором размещаются программы и данные, запрашиваемые пользователями через Интернет или интрасеть. Веб-серверы отвечают на запросы от браузеров, запущенных на клиентских компьютерах, для веб-страниц или других веб-служб. Общие веб-серверы включают веб-серверы Apache, серверы Microsoft Internet Information Services (IIS) и серверы Nginx.

Серверы баз данных

Объем данных, используемых компаниями, пользователями и другими службами, ошеломляет. Большая часть этих данных хранится в базах данных. Базы данных должны быть доступны нескольким клиентам в любой момент времени, и для этого может потребоваться огромное количество дискового пространства. Обе эти потребности хорошо подходят для размещения таких баз данных на серверах. Серверы баз данных запускают приложения баз данных и отвечают на многочисленные запросы клиентов. Общие приложения сервера баз данных включают Oracle, Microsoft SQL Server, DB2 и Informix.

Виртуальные серверы

Виртуальные серверы штурмом захватывают мир серверов. В отличие от традиционных серверов, которые устанавливаются как операционная система на машинном оборудовании, виртуальные серверы существуют только в рамках специализированного программного обеспечения, называемого гипервизором. Каждый гипервизор может одновременно запускать сотни или даже тысячи виртуальных серверов. Гипервизор представляет серверу виртуальное оборудование, как если бы это было реальное физическое оборудование. Виртуальный сервер, как обычно, использует виртуальное оборудование, а гипервизор передает фактические потребности в вычислениях и хранении на нижележащее реальное оборудование, которое совместно используется всеми другими виртуальными серверами.

Прокси-серверы

Прокси-сервер действует как посредник между клиентом и сервером. Часто используемый для изоляции клиентов или серверов в целях безопасности, прокси-сервер принимает запрос от клиента. Вместо ответа клиенту он передает запрос другому серверу или процессу. Прокси-сервер получает ответ от второго сервера, а затем отвечает исходному клиенту, как если бы он отвечал сам. Таким образом, ни клиенту, ни отвечающему серверу не нужно напрямую подключаться друг к другу.

Серверы мониторинга и управления

Некоторые серверы предназначены для мониторинга или управления другими системами и клиентами. Существует множество типов серверов мониторинга. Некоторые из них прослушивают сеть и получают каждый клиентский запрос и ответ сервера, но некоторые сами не запрашивают данные и не отвечают на них. Таким образом, сервер мониторинга может отслеживать весь сетевой трафик, а также запросы и ответы клиентов и серверов, не мешая этим операциям. Сервер мониторинга будет отвечать на запросы от клиентов мониторинга, таких как те, которыми управляют сетевые администраторы, следящие за состоянием сети.

Структуры серверов

Концепция серверов так же стара, как и сама сеть. В конце концов, смысл сети в том, чтобы позволить одному компьютеру общаться с другим компьютером и распределять либо работу, либо ресурсы. С тех пор вычислительная техника развивалась, что привело к появлению нескольких типов серверных структур и аппаратного обеспечения.

Мейнфрейм или миникомпьютер (AS/400)

Можно сказать, что первоначальные серверы, мэйнфреймы, а позже и миникомпьютеры решали почти все вычислительные задачи, кроме взаимодействия с пользователем через экран и клавиатуру, которые предоставлялись клиентской системе.

Сервер компьютерного оборудования

Следующая крупная волна серверов включала компьютерные серверы. Во многих отношениях эти серверы были не чем иным, как более крупными и мощными настольными компьютерами. Такие серверы, как правило, были более дорогими и занимали гораздо больше памяти и дискового пространства, чем большинство клиентских компьютеров. Каждый сервер по-прежнему был автономным блоком со своей материнской платой, процессором, памятью, дисководами и блоком питания. Подобные серверы часто хранились в помещениях с кондиционерами, называемых серверными, а позже были закреплены в стойках для лучшего хранения и доступности.

Блейд-серверы

Исходное компьютерное серверное оборудование было большим и хранилось в стеллажах, которые могли вместить сотни фунтов.Однако со временем более быстрые средства подключения оборудования привели к тому, что части сервера были извлечены из одного автономного устройства. Благодаря удалению жестких дисков, устранению внутреннего охлаждения и продолжающейся миниатюризации вычислительных частей серверы в конечном итоге были уменьшены до одного тонкого сервера, известного как блейд-сервер. Хотя блейд-серверы по-прежнему хранятся в стойках в серверных, они меньше по размеру и их легче заменить.

Объединение серверов

Даже до виртуализации серверы извлекались из стандартной модели операционной системы с одним сервером, установленной на аппаратном компьютере. Такие технологии, как сетевое хранилище, избавили сервер от необходимости иметь собственное хранилище. Другие технологии, такие как зеркалирование и кластеризация, позволяли объединять части оборудования в более крупные и мощные серверы. Такой сервер может состоять из нескольких блейд-модулей, нескольких подключенных устройств хранения данных и внешнего источника питания, и каждую часть можно заменять на другую во время работы сервера.

Виртуальные серверы

Для виртуальных серверов по-прежнему требуется аппаратное обеспечение, но на этом оборудовании теперь работает другой процесс, известный как гипервизор. В некоторых случаях, таких как Microsoft Hyper-V, полная операционная система продолжает работать на самом оборудовании. В других случаях так называемые «голые» гипервизоры могут быть установлены непосредственно на серверное оборудование. В обоих случаях само оборудование часто распределено по массиву блейд-серверов, сетевых хранилищ и блоков питания, что приводит к среде, в которой невозможно сказать, где заканчивается один отдельный сервер и начинается другой.

Компьютерная сеть, в которой один централизованный мощный компьютер (называемый сервером ) является центром, к которому подключено множество менее мощных персональных компьютеров или рабочих станций (называемых клиентами ). Клиенты запускают программы и получают доступ к данным, хранящимся на сервере. Сравните одноранговую сеть .

Познакомьтесь с тренером по грамматике, чтобы улучшить свои навыки письма

Слова рядом с сетью клиент/сервер

Как использовать сеть клиент/сервер в предложении

"Мы все пожали друг другу руки, и мой клиент сказал мне уйти", – сказал он.

Почти все сетевые и кабельные новостные каналы заявили, что мультфильмы тоже показывать не будут.

Сетевое телевидение переживает тяжелые времена, но такие эксперименты, как Galavant, — это луч надежды.

Она говорит, что ей придется бороться «другими способами», чтобы освободить своего клиента.

"Первые несколько месяцев у нас был, может быть, один клиент, а потом мы пошли на Шоу Тайры Бэнкс", – говорит Джеймс.

В ярком лунном свете на белой дороге ветки отбрасывают сеть черных теней.

Дэвид Арден, как и обещал, продиктовал ему в общих чертах ужасное дело, которое он собрал против своего клиента.

На выездном ужине один из консультантов заметил другому: "Я непременно повешу вашего клиента".

Если клиент обращается к юристу за советом, первое, что адвокат просит его сделать, — это чистосердечно признаться в этом.

Они состоят из более или менее густой сети гиф и многочисленных круглых или овальных преломляющих спор.

«Эпидемия», «пандемия» и «эндемия»: что означают эти термины?

Что делать «a.m.» И «п.м.» Поддерживать?

«Есть» и «есть»: когда использовать каждый из них

Почему «левые» и «правые» означают либеральных и консервативных?

Что такое Em Dash и как его использовать?

«Диск» и «Диск»: обойти различные способы использования каждого из них

СЛОВО ДНЯ

ballyhoo существительное | [существительное bal -ee-hoo] СМ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Есть ли английские слова без гласных?

«Карат» и «карат»: разница между тем, как они измеряют все, что блестит

Несмотря на то, что были приложены все усилия для соблюдения правил стиля цитирования, могут быть некоторые расхождения. Если у вас есть какие-либо вопросы, обратитесь к соответствующему руководству по стилю или другим источникам.

Наши редакторы рассмотрят то, что вы отправили, и решат, нужно ли пересматривать статью.

суперкомпьютер, любой из класса чрезвычайно мощных компьютеров. Этот термин обычно применяется к самым быстрым высокопроизводительным системам, доступным в любой момент времени.Такие ЭВМ использовались в основном для научных и инженерных работ, требующих чрезвычайно высокой скорости вычислений. Общие приложения для суперкомпьютеров включают тестирование математических моделей для сложных физических явлений или конструкций, таких как климат и погода, эволюция космоса, ядерное оружие и реакторы, новые химические соединения (особенно для фармацевтических целей) и криптология. По мере снижения стоимости суперкомпьютеров в 1990-х годах все больше компаний стали использовать суперкомпьютеры для маркетинговых исследований и других бизнес-моделей.

Отличительные черты

Суперкомпьютеры имеют определенные отличительные особенности. В отличие от обычных компьютеров, они обычно имеют более одного ЦП (центрального процессора), который содержит схемы для интерпретации программных инструкций и выполнения арифметических и логических операций в правильной последовательности. Использование нескольких процессоров для достижения высокой скорости вычислений обусловлено физическими ограничениями схемотехники. Электронные сигналы не могут двигаться быстрее скорости света, что, таким образом, является фундаментальным ограничением скорости для передачи сигналов и коммутации цепей. Этот предел почти достигнут благодаря миниатюризации компонентов схем, значительному сокращению длины проводов, соединяющих печатные платы, и инновациям в методах охлаждения (например, в различных суперкомпьютерных системах схемы процессора и памяти погружаются в криогенную жидкость для достижения низкие температуры, при которых они работают быстрее всего). Для поддержки чрезвычайно высокой вычислительной скорости ЦП требуется быстрое извлечение сохраненных данных и инструкций. Поэтому большинство суперкомпьютеров имеют очень большую емкость памяти, а также очень быстрые возможности ввода-вывода.

Как Интернет перемещает информацию между компьютерами? Какая операционная система сделана Microsoft? Войдите в этот тест и проверьте свои знания о компьютерах и операционных системах.

Еще одной отличительной чертой суперкомпьютеров является использование ими векторной арифметики, то есть они могут работать с парами списков чисел, а не просто с парами чисел. Например, типичный суперкомпьютер может умножить список почасовых ставок заработной платы для группы фабричных рабочих на список часов, отработанных членами этой группы, чтобы получить список долларов, заработанных каждым рабочим примерно за то же время, что и обычный компьютер для подсчета суммы, заработанной одним работником.

Суперкомпьютеры изначально использовались в приложениях, связанных с национальной безопасностью, включая проектирование ядерного оружия и криптографию. Сегодня они также обычно используются в аэрокосмической, нефтяной и автомобильной промышленности. Кроме того, суперкомпьютеры нашли широкое применение в областях, связанных с инженерными или научными исследованиями, как, например, при изучении строения субатомных частиц, происхождения и природы Вселенной. Суперкомпьютеры стали незаменимым инструментом в прогнозировании погоды: предсказания теперь основаны на численных моделях. По мере снижения стоимости суперкомпьютеров их использование распространилось на мир онлайн-игр. В частности, китайские суперкомпьютеры с 5-го по 10-е место в 2007 г. принадлежали компании, владеющей онлайн-правами в Китае на электронную игру World of Warcraft, в которую иногда одновременно играло более миллиона человек. игровой мир.

Историческое развитие

Несмотря на то, что первые суперкомпьютеры создавались разными компаниями, один человек, Сеймур Крей, практически с самого начала определял продукт. Крей присоединился к компьютерной компании под названием Engineering Research Associates (ERA) в 1951 году. Когда ERA была поглощена Remington Rand, Inc. (которая позже объединилась с другими компаниями, чтобы стать Unisys Corporation), Крей ушел вместе с основателем ERA Уильямом Норрисом, чтобы начать Control Data Corporation (CDC) в 1957 году. К тому времени линейка компьютеров Remington Rand UNIVAC и IBM поделили большую часть рынка компьютеров для бизнеса, и вместо того, чтобы бросить вызов их обширным структурам продаж и поддержки, CDC стремилась захватить небольшой, но прибыльный рынок быстрых научных компьютеров. CDC 1604, разработанный Cray, был одним из первых компьютеров, в которых электронные лампы были заменены транзисторами, и был весьма популярен в научных лабораториях. IBM отреагировала созданием собственного научного компьютера IBM 7030, широко известного как Stretch, в 1961 году.Однако IBM, которая не спешила внедрять транзистор, нашла мало покупателей для своего лампово-транзисторного гибрида, независимо от его скорости, и временно ушла из области суперкомпьютеров после ошеломляющих для того времени убытков в 20 миллионов долларов. В 1964 году Cray CDC 6600 заменил Stretch как самый быстрый компьютер на Земле; он мог выполнять три миллиона операций с плавающей запятой в секунду (FLOPS), и вскоре для его описания был придуман термин суперкомпьютер.

Крей покинул CDC, чтобы основать Cray Research, Inc., в 1972 году, а в 1989 году снова перешел к созданию Cray Computer Corporation. Каждый раз, когда он уходил, его бывшая компания продолжала производить суперкомпьютеры на основе его разработок.

Крей принимал активное участие во всех аспектах создания компьютеров, которые производили его компании. В частности, он был гением в плотной упаковке электронных компонентов, из которых состоит компьютер. Благодаря умному замыслу он сократил расстояние, которое должны были пройти сигналы, тем самым ускорив работу машин. Он всегда стремился создать самый быстрый из возможных компьютеров для научного рынка, всегда программировался на предпочитаемом научном языке программирования (ФОРТРАН) и всегда оптимизировал машины для сложных научных приложений, например, дифференциальных уравнений, матричных манипуляций, гидродинамики, сейсмического анализа. и линейное программирование.

Среди новаторских достижений Cray был Cray-1, представленный в 1976 году, который стал первой успешной реализацией векторной обработки (это означает, что, как обсуждалось выше, он мог работать с парами списков чисел, а не просто с парами чисел). . Крей также был одним из пионеров разделения сложных вычислений между несколькими процессорами, дизайн, известный как «многопроцессорная обработка». Одной из первых машин, использующих многопроцессорность, была Cray X-MP, представленная в 1982 году, которая соединяла два компьютера Cray-1 параллельно, чтобы утроить их индивидуальную производительность. В 1985 году Cray-2, четырехпроцессорный компьютер, стал первой машиной, которая превысила миллиард FLOPS.

Хотя для достижения своих рекордов скорости Крэй использовал дорогие современные специализированные процессоры и системы жидкостного иммерсионного охлаждения, вот-вот должен был появиться новый революционный подход. У. Дэниела Хиллиса, аспиранта Массачусетского технологического института, возникла замечательная новая идея о том, как преодолеть узкое место, связанное с тем, что центральный процессор управляет вычислениями между всеми процессорами. Хиллис понял, что может устранить узкое место, отказавшись от всеконтролирующего ЦП в пользу децентрализованного или распределенного управления. В 1983 году Хиллис стал соучредителем Thinking Machines Corporation для разработки, создания и продажи таких многопроцессорных компьютеров. В 1985 году была представлена первая из его соединительных машин, CM-1 (быстро замененная ее более коммерческим преемником, CM-2). В CM-1 использовалось 65 536 недорогих однобитных процессоров, сгруппированных по 16 на чип (всего 4096 чипов), что позволяло выполнять некоторые вычисления в несколько миллиардов FLOPS — примерно сравнимо с самым быстрым суперкомпьютером Cray.

Суперкомпьютер Thinking Machines Corporation CM-2, 1987 год. Черный кубический корпус компьютера был полупрозрачным, чтобы можно было наблюдать алгоритмы вычислений, напоминающие нейронные (активный процессор активировал красный диод).

Первоначально Хиллис был вдохновлен тем, как мозг использует сложную сеть простых нейронов (нейронную сеть) для выполнения высокоуровневых вычислений. На самом деле, первоначальная цель этих машин заключалась в решении проблемы искусственного интеллекта — распознавании лиц. Назначив каждый пиксель изображения отдельному процессору, Хиллис распределил вычислительную нагрузку, но при этом возникла проблема связи между процессорами. Топология сети, которую он разработал для облегчения взаимодействия между процессорами, представляла собой 12-мерный «гиперкуб», то есть каждый чип был напрямую связан с 12 другими чипами. Эти машины быстро стали известны как массивно-параллельные компьютеры. Машины Хиллиса не только открыли путь для новых многопроцессорных архитектур, но и продемонстрировали, насколько обычные или общедоступные процессоры можно использовать для достижения суперкомпьютерных результатов.

Другим распространенным приложением искусственного интеллекта для многопроцессорной обработки были шахматы. Например, в 1988 году компания HiTech, построенная в Университете Карнеги-Меллона в Питтсбурге, штат Пенсильвания, использовала 64 специализированных процессора (по одному на каждую клетку шахматной доски), чтобы стать первым компьютером, победившим гроссмейстера в матче. В феврале 1996 года Deep Blue от IBM, использующий 192 модифицированных процессора RS/6000, стал первым компьютером, победившим чемпиона мира Гарри Каспарова в «медленной» игре. Затем ему было поручено предсказывать погоду в Атланте, штат Джорджия, во время летних Олимпийских игр 1996 года.Его преемник (теперь с 256 специализированными шахматными процессорами) победил Каспарова в ответном матче из шести партий в мае 1997 года.

Однако, как всегда, суперкомпьютеры в основном применялись в военных целях. После подписания Соединенными Штатами в 1996 году Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний потребность в альтернативной программе сертификации стареющих ядерных арсеналов страны побудила Министерство энергетики профинансировать Инициативу ускоренных стратегических вычислений (ASCI). Цель проекта заключалась в том, чтобы к 2004 году создать компьютер, способный моделировать ядерные испытания, — для этого требовался компьютер, способный выполнять 100 триллионов флопс (100 терафлопс; самым быстрым из существующих компьютеров в то время был Cray T3E, способный производить 150 миллиардов флопс). ). ASCI Red, построенный в Sandia National Laboratories в Альбукерке, штат Нью-Мексико, совместно с корпорацией Intel, был первым, достигшим скорости 1 TFLOPS. Используя 9072 стандартных процессора Pentium Pro, он достиг производительности 1,8 терафлопс в декабре 1996 года и был полностью готов к июню 1997 года.

В то время как в Соединенных Штатах преобладал многопроцессорный подход, в Японии корпорация NEC вернулась к более старому подходу к индивидуальному проектированию компьютерного чипа — для своего симулятора Земли, который удивил многих ученых-компьютерщиков, заняв первое место в отраслевом TOP500. список скоростей суперкомпьютера в 2002 году. Однако он недолго удерживал эту позицию, поскольку в 2004 году прототип IBM Blue Gene / L с 8 192 вычислительными узлами достиг скорости около 36 терафлопс, что чуть превышает скорость симулятора Земли. . После двух удвоений количества процессоров ASCI Blue Gene/L, установленный в 2005 году в Sandia National Laboratories в Ливерморе, Калифорния, стал первой машиной, преодолевшей заветную отметку в 100 TFLOPS со скоростью около 135 TFLOPS. Другие машины Blue Gene/L с аналогичной архитектурой занимали многие из первых мест в последовательных списках TOP500. Благодаря регулярным усовершенствованиям ASCI Blue Gene/L в 2007 г. достиг скорости, превышающей 500 терафлопс. Эти суперкомпьютеры IBM также заслуживают внимания благодаря выбору операционной системы, Linux и поддержке IBM в разработке приложений с открытым исходным кодом.

Первый компьютер, производительность которого превысила 1000 терафлопс, или 1 петафлопс, был создан IBM в 2008 году. Машина, получившая название Roadrunner в честь птицы штата Нью-Мексико, была впервые протестирована на объектах IBM в Нью-Йорке, где она достигла важного рубежа. перед разборкой для отправки в Лос-Аламосскую национальную лабораторию в Нью-Мексико. В тестовой версии использовалось 6 948 двухъядерных микрочипов Opteron от Advanced Micro Devices (AMD) и 12 960 процессоров Cell Broadband Engine от IBM (впервые разработанных для использования в видеосистеме Sony Computer Entertainment PlayStation 3). Процессор Cell был разработан специально для выполнения интенсивных математических вычислений, необходимых для обработки механизмов моделирования виртуальной реальности в электронных играх, — процесс, аналогичный вычислениям, которые необходимы ученым-исследователям при работе со своими математическими моделями.

Посмотрите, как исследователи моделируют трехмерное движение человеческого риновируса с помощью суперкомпьютера IBM Blue Gene Q, чтобы понять, как работает вирус

Посмотрите трехмерную симуляцию движения человеческого риновируса, вызывающего простуду. Моделирование было произведено с помощью суперкомпьютера IBM Blue Gene/Q.

Такой прогресс в вычислительной технике позволил исследователям впервые в истории оказаться на грани возможности проводить компьютерное моделирование, основанное на первопринципах физики, а не просто на упрощенных моделях. Это, в свою очередь, открыло перспективы для прорывов в таких областях, как метеорология и анализ глобального климата, фармацевтический и медицинский дизайн, новые материалы и аэрокосмическая техника. Самым большим препятствием для реализации всего потенциала суперкомпьютеров остаются огромные усилия, необходимые для написания программ таким образом, чтобы различные аспекты задачи могли обрабатываться одновременно как можно большим числом различных процессоров. Даже управление этим в случае менее чем дюжины процессоров, которые обычно используются в современных персональных компьютерах, не поддавалось никакому простому решению, хотя инициатива IBM с открытым исходным кодом при поддержке различных академических и корпоративных партнеров достигла прогресса в 1990-х и 2000-х годах. .

После того как квантовые вычисления будут усовершенствованы, они окажут серьезное влияние практически на все отрасли. Вот 20 компаний, ведущих нас в будущее.

Кто будет платить за полупроводники американского производства?

Оборудование, или, точнее, компьютерное оборудование, – это машины, проводка и другие физические компоненты, существующие внутри компьютера или электронной системы. Эти устройства используют электрические сигналы и инструкции, диктуемые программным обеспечением, для обработки и выполнения задач.

Объяснение аппаратного обеспечения компьютера

Проще говоря, компьютерное оборудование — это каждое отдельное устройство, которое позволяет компьютеру функционировать. Аппаратное обеспечение создается путем построения схем с электронными компонентами и может существовать либо внутри компьютера, либо в виде внешнего устройства, которое подключается к портам компьютера. Все эти устройства должны быть в хорошем рабочем состоянии и правильно передавать сигналы, чтобы компьютер работал без ошибок, и почти все аппаратные части можно заменить и модернизировать, чтобы создать более мощный компьютер. К популярным обновлениям оборудования относятся установка оперативной памяти для увеличения общего объема доступной памяти компьютера или замена монитора на экран с более высоким разрешением.

Примеры внутреннего компьютерного оборудования

Центральный процессор (ЦП)
Материнская плата
Диски, такие как дисковод Blu-ray, дисковод для компакт-дисков, жесткий диск и твердотельный накопитель.
Электропитание
ОЗУ
Вентилятор или радиатор.
Дело
Периферийные устройства ввода/вывода
Сетевая карта
Звуковая карта
Видеокарта
Модем

Примеры внешнего компьютерного оборудования

Устройства вывода, например монитор или панель дисплея.
Устройства ввода, такие как мышь, клавиатура или игровой контроллер.
Принтер
Динамики
Внешние камеры
Внешние микрофоны
Внешние USB-накопители или другие формы внешнего хранилища.
Проектор

Что такое полупроводник?

Полупроводники являются ключевым компонентом технологий, которые мы используем каждый день. Полупроводники используются во всем, от смартфонов и телевизоров до холодильников и светодиодных ламп.

Полупроводник — это твердое вещество, обеспечивающее проводимость между изолятором и металлом. Одним из наиболее часто используемых полупроводников является кремний, который является ключевым ингредиентом при создании электронных компонентов, а также назван в честь Кремниевой долины, известной как эпицентр современных технологий.

Ведущие компании полупроводниковой отрасли

Самсунг
Интел
СК Хайникс
Тайваньское производство полупроводников
Технология Микрон
Qualcomm
Бродком
Техасские инструменты

Определение суперкомпьютера

В широком смысле суперкомпьютер – это класс чрезвычайно мощных компьютеров, который часто применяется к наиболее мощным системам того времени. Современные суперкомпьютеры содержат десятки тысяч процессоров и выполняют триллионы вычислений в секунду, измеряемых флопами или операциями с плавающей запятой в секунду. Современные суперкомпьютеры, в основном работающие под управлением операционной системы Linux, на самом деле состоят из нескольких компьютеров, выполняющих параллельную обработку для увеличения возможностей и выполнения нескольких одновременных задач.

Суперкомпьютеры идеально подходят для приложений, работающих в режиме реального времени, и имеют решающее значение для ресурсоемких и тяжелых вычислительных процессов, начиная от прогнозирования погоды и квантовой механики и заканчивая молекулярным моделированием, исследованиями в области ядерного синтеза и т. д.

Облачные вычисления, на которые полагаются многие предприятия и пользователи, стали возможными только благодаря достижениям в области высокопроизводительных вычислений. Это позволило предприятиям отказаться от традиционной модели обслуживания локального суперкомпьютера в пользу масштабируемых удаленных серверов, способных производить огромную вычислительную мощность.

Оборудование суперкомпьютера

Суперкомпьютеры и их интегрированные устройства состоят из сотен тысяч отдельных компонентов. Большинство из них предназначены для поддержки внутренних процессов, позволяющих суперкомпьютерам производить огромные вычислительные мощности.

Аппаратное обеспечение суперкомпьютера включает:

Процессоры. Суперкомпьютеры оснащены десятками тысяч процессоров для выполнения миллиардов интенсивных вычислений за одну секунду. Эти процессоры извлекают и выполняют программные инструкции для выполнения вычислений и инициирования доступа к памяти.
Память. Суперкомпьютеры имеют большой объем памяти, что позволяет устройству получать доступ к информации в любой момент времени. Блок памяти упакован с группой процессоров, которые создают узел. Современные суперкомпьютеры могут содержать десятки тысяч таких узлов.
Интерконнект. Вместо того, чтобы узлы одновременно работали над отдельными задачами, интерконнект позволяет узлам совместно работать над решением одной задачи. Межсоединение также создает соединение между узлами и устройствами ввода-вывода.
Система ввода-вывода. Система ввода-вывода включает дисковое хранилище, сетевые и ленточные устройства, предназначенные для поддержки периферийной подсистемы.
Электропитание. Суперкомпьютерам часто требуется более пяти мегаватт вычислительной мощности. По этой причине блоки питания постоянно обновляются и обновляются, чтобы соответствовать потребностям разработчиков.

Объяснение квантовых вычислений

Квантовые вычисления – это совершенно уникальный передовой метод вычислений с возможностью экспоненциального масштабирования, что делает потенциал для достижений в области материаловедения, фармацевтики, машинного обучения и диагностики заболеваний практически безграничным. В отличие от классических вычислений, которые манипулируют отдельными битами, хранящими информацию в виде двоичных состояний 0 и 1, квантовые компьютеры полагаются на квантовую механику для создания квантовых битов или кубитов.

Кубиты — это субатомные частицы, такие как электроны и фотоны, которые изолированы для создания управляемого квантового состояния. Квантовые свойства позволяют любой связанной группе кубитов обеспечивать значительно большую вычислительную мощность, чем эквивалентное количество двоичных битов. Этому способствуют два свойства: суперпозиция и запутанность.

Суперпозиция. Хотя двоичный код может существовать только в одном из двух состояний, 1 или 0, кубиты работают парадоксально и могут представлять множество возможных комбинаций 1 и 0 в данный момент времени. Способность одновременно существовать в нескольких состояниях известна как суперпозиция, и это позволяет квантовому компьютеру одновременно анализировать огромное количество потенциальных результатов. Как только окончательный результат вычислений измерен, кубит схлопывается либо до 1, либо до 0.
Запутанность. Это происходит, когда два кубита существуют в одном квантовом состоянии, и любое изменение в одном кубите приведет к такому же изменению в другом, независимо от физического расстояния. Запутанность — это то, что приводит к экспоненциальному увеличению вычислительной мощности всякий раз, когда добавляется дополнительный кубит. Квантовые компьютеры используют несколько связанных запутанных кубитов для ускорения вычислений за счет использования уникальных квантовых алгоритмов.

Лучшие компании-производители оборудования, нанимающие немедленно Просмотреть лучшие компании-производители оборудования с открытыми ролями

Для использования кубитов в течение длительного периода времени требуются чрезвычайно низкие температуры. Любое тепло, попадающее в систему, может привести к критическим ошибкам, известным как декогеренция. Квантовые компьютеры должны создаваться и работать при температурах, близких к абсолютному нулю.

Квантовые компьютеры поддерживают свою температуру с помощью рефрижератора растворения. Эти системы охлаждения смешивают свойства двух изотопов гелия, что позволяет кубитам существовать внутри.

Читайте также: