Библиографическое описание:

Созыкин А. В. Суперкомпьютерный центр ИММ УрО РАН и программа «Университетский кластер» // Молодой ученый. — 2010. — №7. — С. 60-62.

В России постоянно увеличивается количество и производительность суперкомпьютеров [1], круг пользователей суперкомпьютеров также расширяется. В связи с этим все больше ощущается недостаток квалифицированных специалистов, способных использовать высокопроизводительные вычисления в научно-исследовательской и учебной работе, и особенно в промышленности. Чтобы обеспечить эффективное использование вычислительных ресурсов, необходимо резко повысить внимание к проблематике обучения технологиям высокопроизводительных вычислений. В противном случае суперкомпьютеры будут недостаточно загружены, и их создание не принесет должного научного и практического результата.

В УрО РАН задачей обеспечения научно-образовательного сообщества Уральского региона современным вычислительным инструментарием занимается Суперкомпьютерный вычислительный центр (СКЦ) при Институте математики и механики (ИММ) УрО РАН, который является головной организацией по созданию и развитию вычислительных ресурсов в УрО РАН. Участие ИММ УрО РАН в подготовке специалистов в области высокопроизводительных вычислений всегда входило в число приоритетных задач. Одним из современных направлений расширения образовательной деятельности ИММ является участие в целевых Российских программах, в том числе в программе «Университетский кластер» [2].

 

Учебно-исследовательский аспект деятельности ИММ УрО РАН и СКЦ

Интерес ИММ УрО РАН и СКЦ к программе «Университетский кластер» обусловлен многолетним вниманием к образовательному аспекту в области суперкомпьютерных и Grid-технологий. В 1998г. была создана одна из первых в стране кафедра «Высокопроизводительные компьютерные технологии», являющаяся структурным подразделением в Уральском Государственном университете (УрГУ) и в ИММ УрО РАН. Кафедра была создана для совершенствования профессиональной подготовки студентов УрГУ по специальностям 01.01.02, 01.01.10, 05.13.11 с целью быстрой адаптации их к условиям будущей деятельности и подготовки кадров для работы в научных подразделениях УрО РАН.

Материальную базу кафедры составляет оборудование СКЦ, включающее уникальные суперкомпьютеры параллельного действия, структурированную локальную информационно-вычислительную сеть, обеспечивающую коллективный удаленный доступ к ним, сервер прохождения задач на суперкомпьютерах, WWW-сервер с необходимым набором вспомогательных и методических материалов для освоения техники параллельного счета и постановки задач на машинах параллельного действия.

Для проведения практических занятий и УИРС сформирован учебно-исследовательский класс-кластер. Оборудование класса включает Linux –  и  Windows  –  вычислительные кластеры, связанные выделенной локальной сетью с СКЦ,  ряд уникальных лабораторно-исследовательских стендов и подсистему интеллектуального сопровождения в виде интеллектуального системного подсказчика на основе тезаурусной системы знаний.

Выпускники кафедры получают реальные навыки разработки параллельных алгоритмов и программ для решения крупномасштабных вычислительных задач.

 

Взаимодействие ИММ УрО РАН и СКЦ с программой «Университетский кластер»

В рамках программы «Университетский кластер» проводится ряд мероприятий, направленных на создание единой инфраструктуры исследований, разработок и образования в области параллельных и распределенных вычислений, а также создание сообщества пользователей и разработчиков соответствующих технологий. Учредители программы – компания Hewlett-Packard, национальный оператор связи ЗАО «Синтерра», Институт системного программирования РАН и Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН.

Программа открыта для научных и учебных организаций, активно участвующих в развитии суперкомпьютерных и Grid-технологий. Участниками программы на сегодня являются 52 университета и научных института России [3], в том числе ИММ УрО РАН.

В рамках программы «Университетский кластер» участникам предоставляется ряд сервисов, среди которых можно выделить наиболее актуальные на сегодня:

-      распределенные вычисления;

-      распределенное хранение данных;

-      вычисления на виртуальных средах;

-      виртуальный учебный класс.

Доступ к сервисам участники программы получают по выделенным высокоскоростным каналам связи и через Интернет.

ИММ УрО РАН, как участник программы, предоставляет свои вычислительные ресурсы:

-      суперкомпьютер «УРАН» на базе четырехъядерных микропроцессоров Intel Xeon серии 5450, пиковая производительность 19,5 Тфлопс, 2009 г.;

-      суперкомпьютер UM/Opteron на базе  двухъядерных микропроцессоров AMD Opteron 285 серии, пиковая производительность 0,7 Тфлопс, 2007 г.

Суперкомпьютер «Уран» в настоящее время является самым крупным вычислительным ресурсом СКЦ. Его пиковая производительность составляет 19,5 Тфлопс, производительность на тесте Linpack 14,6 Тфлопс, в 12-ой редакции списка ТОП-50 суперкомпьютер занимает 10 место [4].

Пользователям вычислительных ресурсов СКЦ предоставляется следующее программное окружение:

1. Системное ПО:

-        операционные системы RedHat Linux 5 и Windows HPC Server 2008 (с возможностью выбора при загрузке);

-        операционная среда параллельного программирования MPI;

-        система запуска задач, разработанная совместно ИПМ РАН и ИММ УрО РАН;

-        система мониторинга Ganglia.

2. Прикладное ПО для математических расчетов:

-      MATLAB Distributed Computing Engine;

-      ANSYS CFD.

Суперкомпьютерные ресурсы СКЦ доступны не только пользователям УрО РАН  и участникам программы «Университетский кластер», но и представителям ВУЗов, академических институтов и промышленных организаций, заинтересованных в использовании высокопроизводительных вычислений. Подробная информация о том, как получить доступ к ресурсам СКЦ, инструкции пользователям и руководства по программированию расположены на сайте [5].

Участие ИММ УрО РАН в программе «Университетский кластер» обеспечивает следующие преимущества:

-        увеличение доступности вычислительных ресурсов (как ресурсов СКЦ внешним пользователям, так и ресурсов программы «Университетский кластер» пользователям УрО РАН);

-        расширение аудитории образовательных программ СКЦ за счет использования сервиса «Виртуальный учебный класс». В настоящее время в ИММ УрО РАН организован только один учебный класс, которого недостаточно для существующих потребностей по обучению. «Виртуальный учебный класс» и дистанционное обучение помогают частично решить эту проблему;

-        участие в обучающих, технологических и практических семинарах, проводимых организаторами программы «Университетский кластер», в режиме удаленного доступа по каналам связи. Семинары позволяют получить новую информацию о технологиях высокопроизводительных вычислений, которую затем можно использовать в научно-исследовательской, образовательной и практической деятельности. В регионах такие мероприятия проводятся не достаточно регулярно, поэтому возможность участвовать через Интернет вносит существенный вклад в профессиональную подготовку преподавателей региональных ВУЗов и академических институтов.

 

Направления дальнейшего развития

В связи с созданием в Уральском регионе нового крупного ВУЗа - Уральского Федерального Университета  (УрФУ) на базе технического (УгТУ-УПИ) и классического  (УрГУ) университетов, рассматривается возможность объединить усилия ИММ УрО РАН и УрФУ в:

-        организации совместного использования ресурсов СКЦ ИММ УрО РАН и УрФУ путем создания в УрФУ терминальных классов с доступом к оборудованию СКЦ через сеть Интернет для проведения лекций, практических занятий и лабораторных работ;

-        координации усилий по участию в Российских программах, способствующих развитию высокопроизводительных вычислений (в том числе «Университетский кластер»);

-        интеграции финансовых, научных и технических усилий УрО и УрФУ, направленных на развитие СКЦ ИММ УрО РАН и кафедры «Высокопроизводительные компьютерные технологии».

В качестве первоочередных мер по развитию кафедры с целью подготовки специалистов для науки и промышленности предполагается:

-        увеличить количество направлений подготовки (инженеры,  постановщики задач, системные и прикладные программисты);

-        предусмотреть подготовку и стажировку профессорско-преподавательского состава;

-        увеличить количество специализированных учебных классов в ИММ УрО РАН и  УрФУ;

-        разработать новые спецкурсы и магистерские программы.

Предлагаемые меры по интеграции позволят увеличить количество специалистов по высокопроизводительным вычислениям и повысить качество их подготовки.

 

В ИММ УрО РАН ведется работа, как по развитию СКЦ, так и по обучению использованию суперкомпьютеров для высокопроизводительных вычислений в интересах науки, образования и промышленности. Следует отметить, что темпы роста вычислительных ресурсов СКЦ значительно превышают темпы подготовки специалистов, способных эффективно использовать эту технику.  Для увеличения доступности и повышения уровня образовательных программ, ИММ УрО РАН подключился к программе «Университетский кластер». В качестве своего вклада ИММ УрО РАН предлагает ресурсы СКЦ и предполагает разработать новые спецкурсы и магистерские программы, как для использования на кафедре «Высокопроизводительные компьютерные технологии», так и для дистанционной подготовки студентов, магистрантов, аспирантов и специалистов промышленных предприятий. Участие в программе «Университетский кластер» – важный шаг на пути развития вычислительных ресурсов и подготовки специалистов в Уральском регионе.

 

Литература:

1.  Статистика. // ТОП 50 суперкомпьютеров СНГ. [Электронный ресурс]. URL: http://www.supercomputers.ru/?page=stat. (дата обращения 25.06.2010).

2. Программа «Университетский кластер». [Электронный ресурс]. URL: http://www.unicluster.ru (дата обращения 25.06.2010).

3. Список участников программы «Университетский кластер» // Программа «Университетский кластер». [Электронный ресурс]. URL: http://www.ispras.ru/ru/unicluster/members.php (дата обращения 25.06.2010).

4. Текущий рейтинг 12-ая редакция от 30.03.2010. // ТОП 50 суперкомпьютеров СНГ [Электронный ресурс]. URL: http://www.supercomputers.ru/?page=rating. (дата обращения 25.06.2010).

5. Параллельные вычисления в УрО РАН [Электронный ресурс]. URL: http://parallel.uran.ru. (дата обращения 25.06.2010).

Основные термины (генерируются автоматически): УрО РАН, ИММ УрО РАН, «Университетский кластер», программы «Университетский кластер», СКЦ ИММ УрО, высокопроизводительных вычислений, программе «Университетский кластер», УрО РАН задачей, центр ИММ УрО, подразделениях УрО РАН, УрО РАН и , пользователям УрО РАН, числе ИММ УрО, вычислительных ресурсов, вклада ИММ УрО, дата обращения 25.06.2010, «Высокопроизводительные компьютерные технологии», ресурсов СКЦ ИММ, технических усилий УрО, системного программирования РАН.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос