hpcچيست؟
شكل گيري hpc يا سيستم هاي توان بالاي محاسباتي چگونه بود؟
اخیرا فناوري‌هایی نظیر، اینترنت اشیا و اینترنت همراه باعث شده است، تا اشیا و افراد زیادي بتوانند، در هر زمان و هر مکان به اینترنت متصل شوند. این تعداد دستگاه متصل به اینترنت منجر به تولید حجم زیادی از داده با تنوع زیاد شده است. همانطور که حجم داده‌هاي تولید شده توسط دستگاهها افزایش می‌یابد، سرعت تولید داده‌ها نیز افزایش می‌یابد. با توجه به این حجم زیاد از داده‌ها، تجهیزات پردازشی و ذخیره‌سازي فعلی نمی‌تواند پاسخگوي بسیاري از این تقاضاها باشند. و مدیریت آنها با فناوري‌هاي کنونی از جمله سیستم‌هاي توزیع‌شده و یا رایانش‌ابری دشوار خواهد بود. رایانش‌ابري به دلیل قابلیت‌هاي بالاي پردازشی و ذخیره‌سازي که دارد گزینه مناسبی براي پردازش داده‌ها است. اما از آنجایی که این الگوي پردازشی یک الگوي پردازشی متمرکز است، میتوان گفت که تقریبا تمامی وظایف پردازشی باید اصطلاحاً در یک ابر انجام شود. این بدین معناست که تمامی تقاضاها باید به یک ابر متمرکز ارسال شود. که همین مسئله خود یکی از مشکلات الگوي پردازشی ابري است. چرا که سرعت توسعه‌ي منابع پردازشی با پهناي باند شبکه متناسب نبوده است. و همین مسئله پهناي باند خود یک گلوگاه اصلی براي این الگوي پردازشی محسوب شده و باعث تاخیر در ارتباطات می‌شود.
در برخی از کاربردهاي اینترنتاشیا از جمله سیستم‌هاي کنترل ترافیک هوشمند، سیستم‌هاي مرتبط با سلامت و کنترل سلامتی، شبکه‌هاي هوشمند و خیلی از سیستم‌هاي حساس به‌تاخیر دیگر، نیاز به‌تاخیر خیلی‌کم و همچنین تحرك‌‌پذیری وجود دارد، به همین دلیل تاخیري که در اثر تبادل داده‌ها با یک ابر متمرکز به وجود می‌آید، براي سیستم قابل‌قبول نخواهد بود. علاوه بر این برخی از تصمیماتی که در ابر گرفته می‌شود و نتیجه آن به دستگاه ارسال می‌شود، را می توان به‌طور محلی محاسبه و اجرا کرد، بدون اینکه نیاز به تبادل اطلاعات با ابر باشد. نکته قابل توجه دیگر این است، که حتی اگر لازم باشد تا تصمیماتی در ابر گرفته شود، لازم نیست تا تمامی داده‌ها از دستگاه به ابر ارسال شوند، زیرا تمامی داده‌ها در فرآیند تصمیم‌گیري دخیل نیستند. در نهایت تمامی مواردي که به آن اشاره شد، مسائلی هستند، که با رشد فناوري اینترنت اشیا و فراگیر شدن آن به وجود آمده‌اند و همه به این موضوع اشاره دارند، که محاسبات‌ابري گزینه‌ي مناسبی براي حل تمامی این موضوعات است. تا بتوان راهکارهاي بهتري براي آنها ارائه داد. یکی از راهکارهاي پیشنهاد شده، استفاده از تکه ابر منابع پردازشی و ذخیره‌سازي را به دستگاهها نزدیک کرد و در نتیجه تاخیر تبادل داده‌ها با یک ابر متمرکز را کاهش داد.
تکه ابرها را می توان با هزینه‌ي نسبتا پایین راه‌اندازي کرد چرا که هزینه‌هاي پردازشی و ارتباطی آنها پایین است. اما از طرفی تکه ابرها فقط از طریق نقاط دسترسی قابل دسترس هستند. و در نتیجه قابلیت ارائه محاسبات فراگیر را ندارد. مسئله‌ي دیگري که در مورد تکه ابرها قابل توجه است، که منابع آنها محدود بوده و به همین دلیل نمی توان از آنها براي تعریف طرح‌هاي تجاري و خدمات قابل فروش استفاده کرد. با تـوجه به تمام مـواردي که به آن اشاره شد، نیاز به یک الگوي پردازشـی جدید که مشکـلات مورد نظر را تاحدي (نه لزوما به‌طور کامل) برطرف کند. از این رو الگوي پردازشی محاسبات مبتنی برمه معرفی شد.
ایده اصلی پردازش مبتنی بر محاسبات‌مه براي برطرف کردن مشکلات ذکر شده بود. پردازش مبتنی برمحاسبات- مه یک معماري پردازشی توزیع تجمیع‌کردن دستگاه‌هاي موجود در لبه شبکه شده است که تعداد زیادي دستگاه ناهمگن متصل به شبکه را در لبه شبکه قرار داده است، تا بتواند خدماتی از جمله پردازش، ارتباطات شبکه‌اي و ذخیره‌سازي را به‌طور فراگیر مهیا کند. یکی از ویژگی‌هاي بارز و برجسته‌ي پردازش مبتنی بر مه، گسترش خدمات‌ابري به روي لبه‌هاي شبکه است. این کار باعث می‌شود تا منابع پردازشی، ارتباطات شبکه‌اي، کنترل و ذخیره‌سازي هرچه بیشتر به کاربر نهایی نزدیک شود. از این رو مدت زمان و همچنین سربار شبکه براي ارسال و دریافت داده‌ها کاهش می‌یابد. محاسبات مبتنی بر ابر می‌تواند به کاربردهاي حساس به‌تاخیر و بدون وقفه به طور موثر و کارآمدي پاسخ دهد. و همچنین گلوگاه‌هاي مربوط به پهناي باند شبکه را تا حد زیادي تسهیل کند.
معماري پردازش مبتنی بر محاسبات‌مه براي حل چالش‌هایی که بیشتر به آن اشاره شد، در واقع یک لایه اضافی از منابع را بین دستگاه‌هاي انتهایی و مراکز ابر قرار می‌دهد. طبیعی است که دسترسی به این لایه باید با تاخیرکم، اطمینان و امنیت بالا، قابلیت تحرك‌پذیري و با قابلیت همکاری باشد. چهارچوب و بستر پردازش مبتنی برمحاسبات‌مه از تعداد زیادي دستگاه‌هاي موجود در لبه‌شبکه و سیستم‌هاي مدیریتی تعبیه شده، و در این دستگاهها تشکیل شده است. که در واقع توانسته است، پلی میان دستگاه‌هاي انتهایی و مراکز ابر ایجاد کند. این الگوي پردازشی از یک سو قابلیت اتصال به دستگاه‌هاي انتهایی بطور بی‌سیم و از طریق فناوري‌هایی مانند، بلوتوث ، وغیره را دارد. و از سوي دیگر قابلیت اتصال به مراکز ابر را از طریق اینترنت داراست. تا بتواند به‌طور کامل از منابع پردازشی و ذخیره‌سازي قدرتمند موجود در این مراکز بهره‌برداري کند.
نکته اي که باید به آن توجه کرد این است، که پردازش مبتنی برمحاسبات‌مه مکمل رایانش‌ابري است نه جایگزین آن پردازش مبتنی‌برمحاسبات‌مه در واقع توسعه منابع ابري در لبه‌هاي‌شبکه است. و بیشتر بر همین موضوع تاکید دارد، به جاي آنکه خود را داده‌هایی که توسط حسگرها و دستگاه‌هاي موجود جایگزینی براي رایانش ابري است، معرفی کند. عنصرهای محاسباتی موجود در محاسبات‌مه در لبه شبکه تولید شده‌اند، را جمع‌آوري، پردازش و ذخیره کرده و در قدم بعد براي پردازش بیشتر و استخراج سایر اطلاعات ارزشمند نهفته‌ي دیگر به مراکز ابر ارسال می‌کند.
سیستم های کلان مقیاس توزیع شده
با پیچیده شدن محاسبات و نیاز به انجام محاسبات توان بالای پردازشی و همچنین تغییر در ماهیت برنامه های علمی و کاربردی باعث شده است، تا سیستمهای محاسباتی کلان مقیاس توزیع شده شکل بگیرد.
سیستم های کلان مقیاس توزیع شده با توان پردازشی 1018 فلاپس قادر به اجرای برنامه هایی با ماهیت پویا و تعاملی می باشند. هدف این سیستم ها این است که، از طریق برنامه های علمی و کاربردی، به کشف و استخراج قوانین حاکم بر رویداد طبیعی برسند و براساس کشف و استخراج این قوانین به دنبال کشف ناشناخته ها و پارامترهای حاکم بررویداد طبیعی و همچنین ارتباطات و تعاملات میان آن ها در سیستم با محیط می باشند.
آيا سيستم هاي hpc پيچيده هستند؟
سیستمهای محاسباتی توان بالای پردازشی برای حل چالش‌های محاسبات پیچیده و سنگین و اجرای برنامه‌ها درکوتاه‌ترین زمان ممکن ایجاد شدند. که طیف وسیعی را شامل میشوند. براین اساس سیستمهای محاسبات پردازشی توان‌بالا نظیر، سیستم محاسباتی‌خوشه، سیستم محاسباتی‌گرید و سیستم محاسباتی ابر طراحی‌شده است. برای حل چالش‌های محاسبات پیچیده و سنگین از ابزارهای سیستمهای توزیع‌شده در اطراف این سیستم‌ها استفاده می‌کنند، تا در حکم لبه‌های این سیستم‌ها قرار گیرند و از توان‌محاسباتی پردازش‌داخلی این سیستم‌ها استفاده کنند .
سيستم هاي محاسباتي توزيع شده چيست؟
سیستمهای محاسباتی توزیع‌شده، مجموعه‌ای ازعناصرمحاسباتی مستقل است، که به عنوان یک سیستم منسجم و واحد منسجم از دید کاربر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
عناصرمستقل در سیستمهای محاسباتی توزیع‌شده دارای سیستم‌عامل منحصربه‌فرد هستند. و دارای پردازشگرمرکزی هستند. و همچنین از قسمت‌های مستقل مدیریت پردازش، مدیریت فایل، مدیریت(آی‌او) تشکیل میشوند. سیستم واحد، یک عنصرمحاسباتی در این سیستم‌ها وجود دارد، که سعی می‌کند، توان‌محاسباتی‌پردازشی معادل با محاسبات پردازشی سوپرکامپیوترها یا محاسبات‌پردازشی که برنامه نیاز دارد، را اجرا کند. دید واحد، به عنوان یک نرم افزار تحت مدیریت سیستم محاسباتی توزیع‌شده در نظرگرفته می‌شود. و از واحدهای مختلفی نظیر، توزیع‌بار، مهاجرت، تخصیص‌منبع و کشف‌منبع تشکیل شده است. این عناصر وظیفه دارند، تا به نحوی سیستم را مدیریت نماید، که سیستم از دیدکاربر یک واحد منسجم به نظر برسد.
