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ParaStationâ2 vernetzt Workstations zu Hochleistungsrechner

15.02.1999 - (idw) Universität Fridericiana Karlsruhe (T.H.)

Nr. 011 vom 15. Februar 1999 - mea/yah


ParaStationâ2 vernetzt Workstations zu Hochleistungsrechner
Skalierbare Leistung und preisgünstige Flexibilität

Am Institut für Programmstrukturen und Datenorganisation der Universität Karlsruhe, Lehrstuhl Professor Dr. Walter Tichy, wurde unter der Leitung von Dr. Thomas Warschko die Hochleistungsnetzwerkkarte ParaStationâ2 entwik-kelt. Diese erlaubt es, Standard PC und Arbeitsplatzstationen zu leistungsfähi-gen Parallelrechnern zu verkoppeln.

ParaStationâ2 als ein Netzwerk aus Workstations gibt dem Anwender mit sei-nem kostengünstigen GBit/s-Netzwerk eine hervorragende skalierbare Alterna-tive zu einem massiv parallelen Supercomputer. Auch solche Anwender, für die bislang aus Kostengründen ein Supercomputer nicht in Frage kam, können nun die Parallelverarbeitung nutzen. Die Skalierbarkeit reicht von der Kopplung zweier Workstations bis hin zu Rechnerfarmen von mehreren hundert Prozes-soren, wobei die Handhabung dieses beliebig großen Clusters genauso einfach ist wie die eines massiven Parallelrechners. Ein weiterer großer Kostenvorteil besteht darin, daß die bereits vorhandene Infrastruktur flexibel genutzt werden kann. Durch ihre hervorragende Leistung steht ParaStationâ2 weltweit mit an der Spitze im Bereich Cluster Computing. Ihre Anwendungsmöglichkeiten könnten für die gesamte Wirtschaft interessant sein, vom Großkonzern bis zum Kleinbetrieb.

ParaStationâ 2 ist seit kurzem kommerziell erhältlich für Digital Alpha UNIX 4D, Linux SuSE 5.3 und Intel Linux SuSE 5.3. Ansprechpartner ist die Firma Concat mit Hauptsitz in Pfungstadt und weiteren Niederlassungen in Stuttgart, Mün-chen, Frankfurt, Köln und Nürnberg. Obwohl erst kurze Zeit am Markt, sind die ersten Cluster bereits ausgeliefert: 8 Knoten an das Institut für Anwendungen der Informatik der Universität Karlsruhe, 32 Knoten an die Universität Kaisers-lautern und 8 Knoten an die Universität Siegen.

Schon ParaStationâ 1 erregte großes Aufsehen, da es aus der Universität her-aus gelang, diese Idee zur Produktreife zu entwickeln und somit direkt im Markt zu plazieren. Heute befinden sich zahlreiche Cluster mit ParaStationâ 1- Karten im gesamten Bundesgebiet im Einsatz, ein Cluster auch in Japan.

ParaStationâ 2 erfüllt alle Voraussetzungen für eine effiziente Parallelver-arbeitung
q kurze Latenzzeiten
q hoher Durchsatz
q minimale Protokolle
q keine Betriebssystemverzögerung
q standardisierte Programmierumgebung



Mit dem Einsatz von ParaStationâ 2 öffnen sich neue Problemlösungen:
q Mit der jetzt möglichen Kapazität können Aufgaben bewältigt werden, deren Lösungen vorher entweder unmöglich, impraktikabel oder zu teuer waren.
q Durch die nun gesteigerte Rechenleistung gewinnt der Anwender Zeit und spart Kosten. Dadurch werden kürzere Produktentwicklungszyklen möglich, wodurch der Anwender große Konkurrenzvorsprünge erzielt.

Weitere Vorteile:
q Verbesserte Ausnutzung bereits getätigter Investitionen, d.h. vorhandene reguläre Arbeitsplatzrechner können zu Randzeiten als Parallelrechner ge-nutzt werden.
q Die Rechenleistung steht 24 Stunden vor Ort zur Verfügung.
q Kein Warten auf Zugang zu einem Parallelrechner mehr.
q Keine Zeitverluste durch erneute Rechenabläufe, weil beim ersten Mal die Rechenzeit nicht ausreichte.
q Man erhält die Flexibilität, das Cluster jederzeit mit weiteren Workstations zu erweitern oder auch Workstations anderen Aufgaben zuzuführen.
q Die Handhabung dieses Clusters ist genauso einfach wie die eines massi-ven Parallelrechners.
q Es sind fein granulare Berechnungen möglich, da auch kleinste Pakete effi-zient versandt werden können.

ParaStationâ 2 Funktionalität und Schnittstellen
q Multiprozeßumgebung
§ Mehrere parallele Prozesse pro Knoten möglich
q Multiuserumgebung
§ Mehrere Benutzer können gleichzeitig das Cluster nutzen
q Multiprotokollumgebung
§ Verschiedene Applikationen verwenden unterschiedliche
Protokolle (Sockets, PVM, MPI)

ParaStationâ 2 Programmierschnittstellen:
Ports: Interne Kommunikationsschnittstelle
Port-D: Nachrichtenorientiertes Protokoll
Port-S: Datenstromorientiertes Protokoll
Socket: (TCP und UDP) Vollständige Emulation der Berkeley-Sockets. Transparenz auf Objektcodeebene,
PSPVM: Hochoptimierte Version, kompatibel zu PVM 3.3.11; Transparenz auf Objektcodeebene,
MPI: Optimierte Version (Channel_psi) kompatibel zu mpich 1.0.12; Transparenz auf Objektcodeebene,
Java: Java-Sockets und RMI

Auszug der Anwendungsgebiete:
q Firmen im CAD/CAM-Bereich
q Autoindustrie und Zulieferer
q Pharmazeutische Industrie
q Animationsfirmen
q Medizin, Radiologie
q Öl und Gas
q Chemie
q Telekommunikation
q Wettervorhersage
q Raumfahrt
q Flugzeugbau

Technische Daten auf einen Blick:
q Businterface zum Host-System: PCI
q Variable Skalierbarkeit von zwei Rechnern bis zu Farmen von mehr als 200 Einheiten
q Netzwerktopologie: Hierarchische Anordnung von Kreuzschienenverteilern, beliebige Topologie möglich
q Maximale Distanz zwischen zwei Systemkomponenten:
SAN (System Area Network): 3m, (1.28 GBit/s)
LAN (Local Area Network):
25m, (640 MBit/s), 10m, (1.28 GBit/s)
Optic Fibres bis 500 m Distanz
q Paketvermittlung
q Flußkontrolle auf Linkebene
q Keine Paketverluste
q Reihenfolgeerhaltung
q Fehlererkennung und Fehlerbehebung
q Pakete fast jeder Größe können versandt werden
q Wormhole-Routing, Source-Routing
q Latenz (TCP): 20 ms
q Durchsatz (TCP): 60 MByte/s
q Unterstützte Betriebssysteme
§ DEC-Alpha: Digital Unix, Linux
§ Intel PC: Linux, zukünftig Solaris

Ansprechpartner:

Prof. Dr. Walter Tichy
Dr. -Ing. Thomas Warschko
M.Sc. Joachim M. Blum
B. Com. Yvonne A. Hannewald
Tel.: +49 (721) 608-7338, Fax: +49 (721) 608-7343
e-mail:{tichy,warschko,blum,yah}@ira.uka.de
http://wwwipd.ira.uka.de/ParaStation


Concat GmbH
Thomas Nickisch
Gottlieb-Daimler-Str. 7
64319 Funkstadt
Tel.: (06157) 94 64 55


Diese Presseinformation ist auch im Internet unter folgender Adresse abrufbar:
http://www.uni-karlsruhe.de/Uni/Verwaltung/Pressestelle/pi011.html
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