Программные продукты и системы

Создание высокопроизводительных вычислительных систем всегда являлось стратегическим приоритетом лидирующих мировых держав и входит в первую десятку жизненно важных научно-технических программ. Без суперкомпьютеров невозможно обеспечить конкурентоспособность страны на мировом рынке, нельзя поддерживать обороноспособность государства на должном уровне. Неоценима роль высокопроизводительных вычислителей для бортовых систем, область применения которых обширна. 

Успешное развитие многопроцессорных вычислительных систем обеспечивается в основном за счет роста технологических возможностей, в частности, за счет уменьшения топологических размеров при изготовлении кремниевых микросхем, вследствие чего повышается плотность компоновки вентилей на одном кристалле и возрастает скорость работы процессоров. Помимо технологических путей повышения производительности вычислительных систем, существуют алгоритмические, программные и архитектурные методы. Алгоритмические методы сводятся к построению более эффективных математических методов решения задач, программные состоят в разработке программ, обеспечивающих эффективное использование вычислительных систем. Важнейшим направлением повышения производительности вычислительных систем являются архитектурные методы.

Специалистами ведущих фирм мира за последние полвека были реализованы конвейерные, векторные, векторно-конвейерные, матричные, тороидальные, гиперкубовые, иерархические, кластерные и множество иных архитектур вычислительных систем. Лидирующие позиции в области высокопроизводительных систем занимают системы с кластерной архитектурой, представляющей собой объединение множества традиционных коммерчески доступных процессорных узлов с помощью стандартных сетевых решений. Однако данная архитектура имеет существенные недостатки, обусловленные относительно низкой скоростью процедур межпроцессорного обмена, недостаточной пропускной способностью сети передачи данных и необходимостью синхронизации множества взаимосвязанных последовательных процессов, каждый из которых выполняется на отдельном процессоре.

Подробное описание дается в статье «Построение схемного решения по алгоритмическому представлению вычислительного процесса» авторы: Тихомиров В.А., Козырев Т.И., Тимофеев С.Г. (Тверской государственный технический университет).