История параллельных и распределённых вычислений
Необходимость разделять вычислительные задачи и выполнять их одновременно (параллельно) возникла задолго до появления первых вычислительных машин.
В конце XVIII века во Франции под руководством Гаспара де Прони была начата работа по уточнению логарифмических и тригонометрических таблиц в связи с переходом на метрическую систему[1]. Для её выполнения был необходим огромный по тем временам объем вычислений. Исполнители проекта были разбиты на три уровня:
- квалифицированные специалисты-вычислители, от которых требовалась аккуратность при проведении вычислений;
- организаторы распределения заданий и обработки полученных результатов;
- организаторы подготовки математического обеспечения и обобщения полученных результатов (высший уровень, в состав которого входили Адриен Лежандр и Лазар Карно).
Работа не была завершена из-за революционных событий 1799 года, однако идеи де Прони подтолкнули Чарльза Бэббиджа к созданию аналитической машины.
Решение для модели атомной бомбы в США было получено коллективом учёных, которые пользовались вычислительными машинами.
В 1962 году Э.В.Евреиновым (лауреатом Ленинской премии, 1957) совместно с Ю.Г.Косаревым в ИМ СО РАН предложена модель коллективных вычислителей и обоснована возможность построения суперкомпьютеров на принципах параллельного выполнения операций, переменной логической структуры и конструктивной однородности. Э.В. Евреинов, Ю.Г. Косарев Однородные универсальные вычислительные системы высокой производительности. // Новосибирск: Наука, 1966.
В 1973 году Джон Шох и Джон Хапп из калифорнийского научно-исследовательского центра Xerox PARC написали программу, которая по ночам запускалась в локальную сеть PARC и заставляла работающие компьютеры выполнять вычисления [2].
В 1977 году в НГТУ (Новосибирск) на кафедре вычислительной техники под руководством В.И.Жираткова была разработана распределенная вычислительная система из трех ЭВМ "Минск-32" с оригинальным аппаратным и программным обеспечением, поддерживающим протоколы физического, канального и сетевого уровней, и обеспечивающим выполнение параллельных задач. Одна машина находилась на ВЦ НГТУ, а две другие - на ВЦ Института Математики СО РАН. Связь между НГТУ и ИМ СО РАН обеспечивалась по радиоканалу с использованием направленных антенн. Система тестировалась при решении оптимизационных задач в области экономики с использованием крупноблочного распараллеливания.
В 1978 году советский математик В. М. Глушков работал над проблемой макроконвейерных, распределенных вычислений. Он предложил ряд принципов распределения работы между процессорамиСловарь по кибернетике / Под редакцией академика В. С. Михалевича. — 2-е. — Киев: Главная редакция Украинской Советской Энциклопедии имени М. П. Бажана, 1989. — С. 320. — 751 с. — (С48). — 50 000 экз. — ISBN 5-88500-008-5.. На базе этих принципов им была разработана ЭВМ ЕС-2701.
В 1988 году Арьен Ленстра и Марк Менес написали программу для факторизации длинных чисел. Для ускорения процесса программа могла запускаться на нескольких машинах, каждая из которых обрабатывала свой небольшой фрагмент. Новые блоки заданий рассылались на компьютеры участников с центрального сервера проекта по электронной почте. Для успешного разложения на множители числа длиной в сто знаков этому сообществу потребовалось два года и несколько сотен персональных компьютеров [2].
С появлением и бурным развитием интернета всё большую популярность стала получать идея добровольного использования для распределённых вычислений компьютеров простых пользователей, соединённых через интернет.
В январе 1996 года стартовал проект GIMPS по поиску простых чисел Мерсенна, используя компьютеры простых пользователей как добровольную вычислительная сеть.
28 января 1997 года стартовал конкурс RSA Data Security на решение задачи взлома методом простого перебора 56-битного ключа шифрования информации RC5. Благодаря хорошей технической и организационной подготовке проект, организованный некоммерческим сообществом distributed.net, быстро получил широкую известность [2].
17 мая 1999 года на базе платформы BOINC запущен проект SETI@home, занимающийся поиском внеземного разума путём анализа данных с радиотелескопов, используя добровольную вычислительная сеть на базе Grid.
Такие проекты распределённых вычислений в интернете, как SETI@Home и Folding@Home обладает не меньшей вычислительной мощностью, чем самые современные суперкомпьютеры. Интегральная производительность проектов на платформе BOINC по данным на 16 мая 2010 года составляет 5,2 петафлопс[3]. Производительность сети Bitcoin к 6 октября 2013 года достигла 17000 петафлопс [4]. Для сравнения, пиковая производительность самого мощного суперкомпьютера («K computer», Япония) — 8,16 петафлопс[5]. До середины 2011 года самым мощным суперкомпьютером являлся Тяньхэ-1А с производительностью «всего» 2,57 петафлопс[6]. Проект отмечен в Книге рекордов Гиннеса как самое большое вычисление[7].
На сегодняшний день для упрощения процесса организации и управления распределёнными вычислениями создано множество программных комплексов, как коммерческих, так и бесплатных.
Напишите отзыв о статье "История параллельных и распределённых вычислений"
Примечания
- ↑ [www.vechnayamolodost.ru/pages/drugienaukiozhizni/rasvyvonaslnab6.html Распределённые вычисления: волонтёры на службе науки]
- ↑ 1 2 3 [www.popmech.ru/article/5435-s-miru-po-nitke/ С миру по нитке: Суперкомпьютер "журнал «Популярная механика»]
- ↑ [boincstats.boincstats.com/stats/project_graph.php?pr=bo BOINCstats | BOINC combined — Credit overview]
- ↑ [bitcoincharts.com/bitcoin/ Bitcoin Charts]
- ↑ [www.top500.org/list/2011/06/100 TOP500 за июнь 2011]
- ↑ [www.top500.org/lists/2009/11 November 2009 | TOP500 Supercomputing Sites]
- ↑ [www.guinnessworldrecords.com/index.asp?id=53519 Самое большое вычисление], Книга рекордов Гиннеса
Отрывок, характеризующий История параллельных и распределённых вычислений
– Знаю, знаю, – сказал князь Василий своим монотонным голосом. – Je n'ai jamais pu concevoir, comment Nathalieie s'est decidee a epouser cet ours mal – leche l Un personnage completement stupide et ridicule.Et joueur a ce qu'on dit. [Я никогда не мог понять, как Натали решилась выйти замуж за этого грязного медведя. Совершенно глупая и смешная особа. К тому же игрок, говорят.]– Mais tres brave homme, mon prince, [Но добрый человек, князь,] – заметила Анна Михайловна, трогательно улыбаясь, как будто и она знала, что граф Ростов заслуживал такого мнения, но просила пожалеть бедного старика. – Что говорят доктора? – спросила княгиня, помолчав немного и опять выражая большую печаль на своем исплаканном лице.
– Мало надежды, – сказал князь.
– А мне так хотелось еще раз поблагодарить дядю за все его благодеяния и мне и Боре. C'est son filleuil, [Это его крестник,] – прибавила она таким тоном, как будто это известие должно было крайне обрадовать князя Василия.
Князь Василий задумался и поморщился. Анна Михайловна поняла, что он боялся найти в ней соперницу по завещанию графа Безухого. Она поспешила успокоить его.
– Ежели бы не моя истинная любовь и преданность дяде, – сказала она, с особенною уверенностию и небрежностию выговаривая это слово: – я знаю его характер, благородный, прямой, но ведь одни княжны при нем…Они еще молоды… – Она наклонила голову и прибавила шопотом: – исполнил ли он последний долг, князь? Как драгоценны эти последние минуты! Ведь хуже быть не может; его необходимо приготовить ежели он так плох. Мы, женщины, князь, – она нежно улыбнулась, – всегда знаем, как говорить эти вещи. Необходимо видеть его. Как бы тяжело это ни было для меня, но я привыкла уже страдать.
Князь, видимо, понял, и понял, как и на вечере у Annette Шерер, что от Анны Михайловны трудно отделаться.
– Не было бы тяжело ему это свидание, chere Анна Михайловна, – сказал он. – Подождем до вечера, доктора обещали кризис.
– Но нельзя ждать, князь, в эти минуты. Pensez, il у va du salut de son ame… Ah! c'est terrible, les devoirs d'un chretien… [Подумайте, дело идет о спасения его души! Ах! это ужасно, долг христианина…]
Из внутренних комнат отворилась дверь, и вошла одна из княжен племянниц графа, с угрюмым и холодным лицом и поразительно несоразмерною по ногам длинною талией.
Князь Василий обернулся к ней.
– Ну, что он?
– Всё то же. И как вы хотите, этот шум… – сказала княжна, оглядывая Анну Михайловну, как незнакомую.
– Ah, chere, je ne vous reconnaissais pas, [Ах, милая, я не узнала вас,] – с счастливою улыбкой сказала Анна Михайловна, легкою иноходью подходя к племяннице графа. – Je viens d'arriver et je suis a vous pour vous aider a soigner mon oncle . J`imagine, combien vous avez souffert, [Я приехала помогать вам ходить за дядюшкой. Воображаю, как вы настрадались,] – прибавила она, с участием закатывая глаза.
Княжна ничего не ответила, даже не улыбнулась и тотчас же вышла. Анна Михайловна сняла перчатки и в завоеванной позиции расположилась на кресле, пригласив князя Василья сесть подле себя.
– Борис! – сказала она сыну и улыбнулась, – я пройду к графу, к дяде, а ты поди к Пьеру, mon ami, покаместь, да не забудь передать ему приглашение от Ростовых. Они зовут его обедать. Я думаю, он не поедет? – обратилась она к князю.
– Напротив, – сказал князь, видимо сделавшийся не в духе. – Je serais tres content si vous me debarrassez de ce jeune homme… [Я был бы очень рад, если бы вы меня избавили от этого молодого человека…] Сидит тут. Граф ни разу не спросил про него.
Он пожал плечами. Официант повел молодого человека вниз и вверх по другой лестнице к Петру Кирилловичу.
Пьер так и не успел выбрать себе карьеры в Петербурге и, действительно, был выслан в Москву за буйство. История, которую рассказывали у графа Ростова, была справедлива. Пьер участвовал в связываньи квартального с медведем. Он приехал несколько дней тому назад и остановился, как всегда, в доме своего отца. Хотя он и предполагал, что история его уже известна в Москве, и что дамы, окружающие его отца, всегда недоброжелательные к нему, воспользуются этим случаем, чтобы раздражить графа, он всё таки в день приезда пошел на половину отца. Войдя в гостиную, обычное местопребывание княжен, он поздоровался с дамами, сидевшими за пяльцами и за книгой, которую вслух читала одна из них. Их было три. Старшая, чистоплотная, с длинною талией, строгая девица, та самая, которая выходила к Анне Михайловне, читала; младшие, обе румяные и хорошенькие, отличавшиеся друг от друга только тем, что у одной была родинка над губой, очень красившая ее, шили в пяльцах. Пьер был встречен как мертвец или зачумленный. Старшая княжна прервала чтение и молча посмотрела на него испуганными глазами; младшая, без родинки, приняла точно такое же выражение; самая меньшая, с родинкой, веселого и смешливого характера, нагнулась к пяльцам, чтобы скрыть улыбку, вызванную, вероятно, предстоящею сценой, забавность которой она предвидела. Она притянула вниз шерстинку и нагнулась, будто разбирая узоры и едва удерживаясь от смеха.
– Bonjour, ma cousine, – сказал Пьер. – Vous ne me гесоnnaissez pas? [Здравствуйте, кузина. Вы меня не узнаете?]
– Я слишком хорошо вас узнаю, слишком хорошо.
– Как здоровье графа? Могу я видеть его? – спросил Пьер неловко, как всегда, но не смущаясь.
– Граф страдает и физически и нравственно, и, кажется, вы позаботились о том, чтобы причинить ему побольше нравственных страданий.
– Могу я видеть графа? – повторил Пьер.
– Гм!.. Ежели вы хотите убить его, совсем убить, то можете видеть. Ольга, поди посмотри, готов ли бульон для дяденьки, скоро время, – прибавила она, показывая этим Пьеру, что они заняты и заняты успокоиваньем его отца, тогда как он, очевидно, занят только расстроиванием.
Ольга вышла. Пьер постоял, посмотрел на сестер и, поклонившись, сказал:
