Кластер
— объединение логической и аппаратной структуры еди-
ной с точки зрения пользователя вычислительной системы. Логическая
структура кластера включает в себя вычислительные, управляющие и
сервисные модули, между которыми возможен обмен информацией.
Аппаратная структура представляется узлами кластера, соединенны-
ми между собой активным и пассивным сетевым оборудованием.
Вычислительное ядро
— элементарный вычислитель, способный
исполнять последовательную программу. В наиболее распространен-
ном варианте понятия вычислительного ядра и ядра процессора со-
впадают, однако возможны и другие реализации; к примеру, техноло-
гия Hyper-threading от Intel позволяет логически представить каждое
процессорное ядро как два вычислительных ядра. Отметим, что при-
меняемые для ускорения расчетов графические ускорители (техноло-
гия nVidia CUDA) вычислительными ядрами, согласно принимаемой
классификации, не являются. В случае их использования под вычисли-
тельным ядром следует понимать совокупность процессорного ядра и
графического ускорителя.
Вычислительный модуль
— одно или несколько вычислительных
ядер, работающих с общей памятью. Если модуль объединяет несколь-
ко ядер, то он представляет собой симметричный мультипроцессор
(SMP-машину).
Функции управляющих и сервисных модулей могут быть возло-
жены на вычислительные ядра, как участвующие в расчетах, так и
несущие исключительно вспомогательные функции.
Узел
кластера на аппаратном уровне объединяет один или несколь-
ко модулей в сервер, имеющий общий для всех модулей набор сетевых
интерфейсов (число интерфейсов может быть различным в зависимо-
сти от способа реализации каналов связи).
Набор узлов кластера фиксирован, в то время как его модульная
структура может меняться в зависимости от используемой схемы вы-
числений. Она определяется аппаратной реализацией кластера, ис-
пользуемыми технологиями параллельного программирования и спо-
собом организации конкретного вычислительного эксперимента.
Отметим, что в рамках введенного понятия логической структуры
кластер является вычислительной машиной массивно-параллельной
архитектуры (MPP-машиной), реализация вычислительных модулей
которой может быть различной. Здесь мы несколько расширяем ис-
ходно чисто аппаратное понятие MPP-архитектуры с тем, чтобы иметь
возможность корректно и единообразно описывать современные мно-
гопроцессорные и многоядерные вычислительные системы. Если ло-
гически кластер состоит из модулей, в каждый из которых включено
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2011. № 4
31
