WINDOWS ОРТАСЫНДА MATLAB КӨМЕГІМЕН ПАРАЛЛЕЛЬДІК ЕСЕПТЕУЛЕР КЛАСТЕРІН ҚҰРУДЫҢ БІР ЖОЛЫ

Соңғы уақытта әлемде есептеуіш кластерлерін – локальды желілер, жұмыс станцияларынан құралған түйіндер немесе көппроцессорлы есептеуіш жүйесі (суперкомпьютер) ретінде пайдалану үшін арнайы жинақталған дербес компьютерлерді ендіру қарқынды түрде жүргізілуде. Себебі бүгінгі күнде өздерінің шешімін табу үшін қуатты есептеуіш ресурстарды талап ететін есептер саны үнемі артуда. Бұл ғылыми зерттеулерді ұйымдастыру барысында айтарлықтай өзгерістердің болуына байланысты.

Есептеулерді шешу үшін көпядролы процессорларға өтуде параллельді бағдарламалау архитектурасы бүгінгі күннің өзекті құралы болып табылады.

Параллельді есептеулерді қолдану экономикалық, физикалық, математикалық және т.б. параллельдеу бойынша салалық есептеулерді зерттеу және қолдану аясын кеңейтуге мүмкіндік береді.

Сондықтан болашақ мамандардың параллельді бағдарламалау аспектісі бойынша даярлықтарын жетілдіру –бүгінгі күннің өзекті мәселесі. Осындай мәселені шешу мақсатында «Информатика» мамандығының оқу процесіне «Параллельді бағдарламалау» арнайы курсы ендірілді. Арнайы курстың мазмұны кластерді баптау, параллельді тапсырмалар, параллельді бағдарламалау режимдері, GPU-ді қолдану және т.с.с. тақырыптардан тұрады. Бұл тақырыптар MATLAB ортасына байланысты жүргізіледі. MATLAB-ты таңдау себептеріміздің бірі оның танымалдығы, пайдаланушылық интерфейсінің қарапайымдылығы және жеңілдігі.

Кластер – локальды есептеуіш желілеріне біріктірілген және бірыңғай есептеуіш ресурстары ретінде жұмыс атқаратын компьютерлер тобы.

Кластерлерді басқару жүйелеріне қойылатын келесідей негізгі талаптарды атап өтуге болады:

- MATLAB R2011b бағдарламалық құралын орнату;

- әрбір компьютерде "MATLAB Distributed Computing Server" қызметін орнату.

- Windows XP/7/Server операциялық жүйесінің ағылшынша нұсқалары, яғни ағылшын және орыс тілдеріндегі нұсқаларда әртүрлі болып келетін кірістірілген қауіпсіздік топтарымен мәселелер туындамайды [1];

- бір типті компьютерлер, әйтпесе кластер бірдеңгейлі құрылымға ие болмайды. Мұндай болмаған жағдайда орталық процессорлардың, локальды желінің жылдамдықтары, жедел жадтың көлемі әртүрлі болуы мүмкін;

- өнімділігі, яғни өткізу қабілеттілігі;

- ыңғайлылығы, яғни кластерді басқару жүйесі иілгіш және баптауда жеңіл, сонымен қатар қолдануда қарапайым болуы тиіс;

- сенімділігі (кедергілерге төтеп беруі), яғни аппараттық платформа жәнебағдарламалық жасақтама жедел жұмыс жасаулары тиіс, ақаулар туындаған жағдайда да кластер тапсырмаларды орындауын жалғастыруа беруі керек. Егер тапсырмаларды орындау тоқтап қалса, онда жүйе аралық күйді қалпына келтіріп, тапсырманы басынан бастамай, тоқтаған жерінен ары қарай орындауы тиіс.

Кластерді орнату үшін қойылатын аппараттық және бағдарламалық талаптар. Ол үшін келесідей аппараттық талаптарды (біздің жағдайда) ескере кеткен жөн: әр процессорда кем дегенде болуы тиіс.

Эксперимент үшін біз келесідей сипаттамаларға ие 3 компьютер алдық: Pentium(R) Dual-Core CPU 2.80GHz, Pentium(R) Dual-Core CPU3.50 GHz және Core i7 CPU 2.20 GHz (NVIDIA графикалық процессоры, қосымша GPUComputing есептеуіш қуаты). Осы үш компьютердің 8 ядросы (2+2+4) бар. Біз осы компьютерлердің негізінде 24 жұмыс процесін құрдық. Бұл параллельді есептеулерді жүргізуде жақсы нәтижелерге қол жеткізуге септігін тигізеді.

Біздің жағдайда компьютерлердің жедел жадыларының көлемі: 2 Gb, 2 Gb және 8 Gb тең.

Бағдарламалық құралдарға қойылатын негізгі талаптар: әрбір компьютерде Matlab R2011b бағдарламасын және Parallel Computing Toolboxқосымшасын орнату; барлық компьютерлерде Matlab Distributed Computing Server қызметін инициализациялау және іске қосу.

Барлық компьютерлерде бірыңғай платформаға ие операциялық жүйе орнатылды. Біздің жағдайда ол Windows Server 2003 және MATLAB R2011b.

Параллельді MATLAB бағдарламасының негізгі терезесі (сурет 1):

Сурет 1 –параллельді MATLAB бағдарламасының негізгі терезесі

Виртуалды зертханалар арасында мәліметтерді тасымалдау жылдамдығын ұлғайту үшін барлық компьютерлер бір локальді желіде болулары тиіс (сурет 2).

Matlab Distributed Computing Server қызметін инициализациялау және іске қосу үшін келесі нұсқауларды орындау қажет: !mdceinstall, !mdcestart. Осыдан кейін параллельді есептеулерді басқару үшін MatLab-та жоспарлаушыны іске қосу қажет: !start jobmanager –name jm –v [2, б.19].

Сурет 2 – Parallel Command Window

Алдыға қойылған параллельді тапсырманы шешу үшін ары қарай жүйенің жұмыс процестері іске қосылады. Біздің жағдайда, жоғарыда көрсетілгендегідей жұмыс процестерінің саны 24-ке тең.

Әдебиеттер:

1.                Специальные группы Windows и их перевод на русский язык.  http://kaktusenok.blogspot.com/2012/08/ windows _16.html

2.                Оленев Н.Н., Печенкин Р.В., Чернецов А.М. Параллельные программирование в MatLab и его приложения. – М.: ВЦ РАН, 2007. – 120с.