ACM的通讯
高性能移动系统片内集群
不幸的是，最近几天的事件已经让我们远离人类的稳定和可预测的发展。金融集团对世界统治和无制消费的渴望导致了开放的军事冲突。这种冲突已经划分了世界。显然在不久的将来，世界将分为两部分，每个部分都将自己居住。不幸的是，这也可能影响国际科学社区;尽管如此，ACM社区仍然仍然是开放通信的平台之一。因此，我们想在进口替代方式上发布讨论帖子，俄罗斯将首先去，然后可能是中国。
现代国际关系的现实现实是，在未来几年，俄罗斯将在有限地获得现代高科技产品的条件下。首先，这已经影响了数据中心和生产性工作站的强大处理器。可以假设在不久的将来，这种措施也将影响中国，因为制裁史对由华为领导的中国高科技公司的斗争相当揭示。
与此同时，简单地说出问题是不够的;有必要快速摆脱现状，依靠可用的资源。在这方面，创建高性能簇型计算系统的想法替换英特尔和AMD处理器似乎很有前景。中国生产自己的移动系统，用于平板电脑和现代智能手机。虽然这些设备不是最强大的，但其生产完全独立，不影响美国或欧洲公司的专利权。
要创建群集型计算系统，可以使用基于MPI或OpenMP库的Linux操作系统和软件使用良好的群集技术。将带有移动系统（或系统上的系统）的电路板互连，有必要使用高速和低响应时间的特殊网络。当然，PCI Express 3.0和更高USB 4.0，Infiniband（或例如，俄罗斯设计-Angara ES8430）等高性能总线可能是首选。但这些技术的使用将需要花费大量时间来开发新的电路板，这是不可接受的。由于缺乏有线连接，可以尝试使用无线协议。这将在多达数百GBP的速度下提供各个处理器之间的切换，但网络延迟时间将是不可接受的;它将超过100毫秒。这样的时间将大大降低群集的性能。因此，只能将无线通信用作与有线的加法。但是，有必要考虑全系列可用的片上硬件，以便选择芯片性能和开关总线的最佳比率。
各个多核系统上芯片之间的最易于通信选项之一是USB 3.0系列界面。这些端口上的信息传输速率高于5 GB / s，甚至是开发群集的冗余。网络延迟比Infiniband更糟糕。但是，对于小型数据包，与2-3μs相比，这是25μs，但随着分组大小的增加，这种差异是升级。此外，USB交换机更便宜，技术本身具有更广泛的软件支持。考虑到USB交换机的设计，可以实现几乎任何拓扑的群集系统。在这种情况下，应该考虑USB协议的特殊性，这在于始终需要网络中的主设备和从设备的存在。
鉴于可用的移动系统上的芯片大约100 GFLOPS，可以实现几个高性能系统的小型集群的TERAFLOPS的性能。使用标准开放式操作系统（如Linux）将极大地促进使用自定义应用程序，并允许此类系统在不久的将来运行。这种集群可能是异构的，包括用于不同任务的不同系统（或者，FPGA，用于为特定任务创建专用的可直通可配置加速器）。
为了提高性能，需要在单个芯片上的不同系统，芯片和芯之间的负载平衡。使用两种技术似乎很有希望。其中的第一是计算过程的有效并行化，这将由各个设备的连接的拓扑确定。这可以是经典网格拓扑或其他具有更好拓扑参数的拓扑，例如循环参数，其中已经显示了在[1]中所示的成为计算群集的拓扑基础的可能性。其次，路由可以基于文章中提出的虚拟坐标系[2]。将需要额外的研究来基于它来优化网络拓扑和虚拟坐标系统，以加快并行计算算法。如何积极探索如何解决这一问题的可能性。
有许多问题，例如整个系统的电源组织，散热，紧凑的簇组件布局，确保集群可靠性等，但它们不太重要且可解决。
总之，我们希望总结提出的解决方案的主要规定。为了基于芯片组织基于移动系统的高性能集群，有必要：
- 选择将构成紧凑型计算集群的芯片的类型的类型。
- 决定计算群集中的网络各个组件的硬件解决方案和电信协议类型。
- 确定网络拓扑。
- 选择群集将运行的操作系统和并行化库。
- 决定应用程序软件列表。
应该指出，我们的拟议方法旨在作为试点项目的快速实施。在此实现中，将在此实现期间，将制定软件解决方案和数据交换的新协议，以及计算技术。将来，可以改进群集设备（例如，尝试启动新主板的发布，该主板将托管通过公共总线连接的多个芯片）。
另一个问题是群集的操作系统。Android作为专有系统，应由Linux或其他开源操作系统替换。替换Android的任务是一项最重要的任务;这是一个单独的活动领域，它应该切换现在由于制裁而失去合同的软件公司的注意力。
参考
[1]乐义邓，孟国，亚历山大F. ramos，小龙黄，朱力徐和潍峰刘。2020.最佳低延迟网络拓扑，用于集群性能增强。J.超级普通。76,12（2020年12月），9558-9584。
[2] Aleksandr Romanov，Nikolay Myachin和Andrei Sukhov。2021.使用自组织路由算法在芯片上的容错路由。在我ECON程序（工业电子会议），IEEE，1-6。
andrei sukhov是一个HSE大学教授，莫斯科，俄罗斯和ACM的高级成员;电子邮件：Asukhov@acm.org.。Aleksandr Romanov.是俄罗斯莫斯科HSE大学CAD实验室的副教授和负责人;电子邮件：a.romanov@hse.ru.
没有发现任何条目