Секция "Вычислительные системы тренажеров"
Тема: "Аппаратная платформа Silicon Graphics в применении к тренажерным системам"
Специфика задач, решаемых на тренажерах, задает следующие требования к вычислительным системам:
Перспективное развитие компьютерных технологий в тренажерных комплексах основано на концепции интеграции программно-аппаратных средств на основе единой информационной технологии, которая включает в себя: информационную технологию работы с данными, оптимальное компьютерное оснащение, интегрированную сеть.
Интегрированная сеть позволяет поддерживать разнородные платформы, различные ОС, файловые системы, базы данных, приложения, иметь возможность физического масштабирования системы, обеспечивать быстрое администрирование и определение прав доступа. Ядром интегрированой сети является сервер.
Серверы Origin 200/2000 Silicon Graphics относятся к новому поколению серверов с архитектурой ccNUMA. Архитектура ccNUMA позволяет уйти от ограничений по масштабируемости, характерной для предыдущей SMP архитектуры. Масштабируемость включает в себя возможности изменения конфигурации и мощности компьютера по всем основным параметрам: — увеличение производительности с ростом числа процессоров; — увеличение емкости оперативной памяти и ее пропускной способности; — наращивание конфигурации внешних устройств; — увеличение пропускной способности подсистемы ввода-вывода и т. д.
SMP-серверы имеют ограничения на масштабируемость, вызванные ограниченной пропускной способностью системной шины и предельным числом ее слотов. Однако, несмотря на проверенную архитектуру, SMP сервера оптимальны по производительности при постоянной полной загрузке памяти. В случае, когда приложение требует памяти разного объема, производительность снижается на 10-20%. Такое положение характерно для работы сервера в интегрированных сетях.
Несмотря на то, что по данным SPEC серверы Silicon Graphics не являются самыми производительными, архитектура ccNUMA является наиболее эффективной. При этом надо иметь в виду, что тестовые смеси SPEC состоят из набора коротких процедур, не требующих вторичного кэша. В процессорах R10000 производительность растет с увеличением объема обрабатываемых данных. Оценивая общую эффективность работы сервера в интегрированных сетях, необходимо учесть параметры по всем вышеперечисленным требованиям на основе взвешенной оценки. При этом в качестве критерия обычно используются потребные ресурсы для наиболее емких задач.
Немаловажным является наличие средств интеграции с Windows95/NT, NetWare, AppleTalk в программном оснащении серверов Origin 200/2000 Silicon Graphics.
Основным инструментальным компьютерным средством в тренажерных комплексах являются рабочие станции. Несмотря на то, что Windows компьютеры имеют очень высокие показатели по производительности, вполне сопоставимые c UNIX-станциями, их возможности при построении сложных программно-аппаратных комплексов очень ограничены. Это связано с отсутствием развитых средств управления внутренними ресурсами компьютера и средств управления и контроля процессами. Концепция интегрированной сети предусматривает наличе развитых средств "тонкой настройки" комплекса в целом и создание программного инструментария для обеспечения гибкой и надежной работы. Однако, наличие персональной техники в качестве платформы для работы с конкретным приложением является на сегодняшний день достаточно актуальным как раз благодаря вычислительной мощности Windows машин.
Рабочие станции Silicon Graphics O2 и OCTANE идеологически построены по тому же принципу, что и серверы Origin 200/2000.
В рабочей станции О2 реализована архитектура UMA (Unified Memory Architecture), в которой все составляющие компьютера (процессор, графика, видео, изображение, видеокомпрессия, ввод/вывод) являются автономными подсистемами,взаимодействующими через единую память. Каждая подсистема имеет одинаково быстрый доступ к основной памяти. Скорость обмена данными составляет 2.1 ГБ/сек. В рабочей станции О2 используются процессоры MIPS R5000 (200 МГц) и R10000 (225 / 250 МГц). Эффективность работы с графикой обеспечивается аппаратным выполнением наиболее важных расчетных этапов, которые включают в себя целый ряд основных и вспомогательных средств, в т.ч. аппаратную поддержку OpenGL. На О2 предустановлен большой набор программных средств и инструментов общего назначения. Рабочая станция O2 является идеальным инструментом разработчика приложений и средством визуального представления большого потока данных.
Ядром архитектуры рабочей станции OCTANE является 7-и портовый перекрестный коммутатор, который обеспечивает быстрый обмен данными со всеми подсистемами. Традиционно такая архитектура ранее использовалась в высокопроизводительных многопроцессорных серверах CRAY. Каждый порт (он называется XIO) позволяет обеспечить обмен данными до 1,6 ГБ/сек. Обмен данными с памятью — 1 ГБ/сек. Процессорный модуль может содержать до 2-х процессоров. Объем памяти наращивается до 2 ГБ. Рабочая станция OCTANE имеет гибкую наращиваемую конфигурацию за счет использования до четырех высокоскоростных портов XIO и до трех портов PCI (PCI-32/64, 267 МБ/сек). Опция CADduo обеспечивает конфигурацию OCTANE с двумя полноценными рабочими местами с индивидуальными мониторами. OCTANE имеет три типа графических подсистем, различающихся между собой по производительности: SE, SSE, MXE. Рабочая станция OCTANE является очень мощным средством и может быть использована и как самостоятельная единица в задачах визуализации с большими вычислительными нагрузками, и как средство для построения развернутых программных комплексов.
Вычислительные системы Silicon Graphics являются эффективными и перспективными компьютерными платформами для тренажерных комплексов благодаря уникальной архитектуре, сбалансированности всех подсистем и гибкой, наращиваемой конфигурации.