МИНИКЛАСТЕР

Настоящая полезная модель относится к области вычислительной техники и предназначена для обработки данных, высокопроизводительных вычислений и компьютерного моделирования. Такие устройства могут успешно применяться в народном хозяйстве для обработки больших объемов информации при обработке сейсмических данных, аудио/видео информации в телекоммуникациях, проведении расчетов в области нанотехнологий, биотехнологии, а также при выполнении самых разнообразных научных и прикладных исследований.
Для решения задачи обработки данных средних и больших объемов требуется объединение в единую вычислительную сеть нескольких вычислительных модулей (ВМ), состоящих из процессорных элементов, устройств ввода/вывода и оперативной памяти. Не всегда бывает удобно, особенно для обработки данных среднего объема, пользоваться большими вычислительными кластерами, собранными в специальных помещениях и требующих соответствующих технических условий эксплуатации и ухода. Выходом является создание кластера из небольшого (1-4) количества ВМ, располагающихся в едином корпусе пьедестального исполнения с конструктивом, близким по своим габаритам к настольным рабочим станциям. Такие кластера принято называть миникластера.
Разработанное в соответствии с предлагаемой полезной моделью техническое решение может найти применение при создании универсального оборудования для обработки данных как в общем случае, так и в частном случае с визуализацией результатов, в том числе для оборудования, характеризующегося сочетанием двух и более вычислительных машин, каждая из которых, по меньшей мере, снабжена процессорным элементом, устройствами ввода/вывода, постоянной и оперативной памятью, позволяющих вести многозадачную обработку данных с воздействием на содержание или порядок расположения обрабатываемых данных.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели является миникластер VxTech Nexxus 4000 (http://www. intel. com/assets/pdf/general/vx_nexxus_m_060830.pdf). Этот миникластер содержит корпус с передней панелью, внутри которого размещены вычислительные модули, состоящие из процессорных элементов, блоков оперативной памяти, накопителей на жестких магнитных дисках, вентиляторы и блок питания.
Прототип имеет следующие недостатки:
- вентиляторы размещены в каждом ВМ, что повышает уровень шума данного технического решения, поскольку каждый ВМ имеет набор индивидуальных вентиляторов;
- повышенный расход электроэнергии в связи с избыточным количеством вентиляторов, большие габариты и масса;
- невозможность «горячей» замены блока питания (БП) в связи с отсутствием возможности его резервирования;
- невозможность «горячей» замены накопителей на жестких магнитных дисках (НЖМД) в связи с тем, что они расположены внутри ВМ и для их замены необходимо извлечь ВМ из средней части корпуса, что требует остановки данного ВМ и разборки ВМ.
Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в преодолении указанных недостатков.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого технического решения, заключается в расширении функциональных возможностей и гибкости миникластера в части повышения вычислительной мощности, снижение удельной потребляемой мощности и уменьшения габаритных размеров и массы.
Указанный технический результат достигается тем, что в миникластере, который содержит корпус с передней панелью, внутри которого размещены вычислительные модули, состоящие из процессорных элементов, блоков оперативной памяти, накопителей на жестких магнитных дисках, вентиляторы и блок питания, накопители на жестких магнитных дисках размещены на передней панели корпуса. Введен дополнительный блок питания, обеспечивающий «горячую» замену блоков питания. Вентиляторы выполнены в виде единого блока, размещенного со стороны передней панели корпуса. Для блока вентиляторов может быть применена ячеечная конструкция, обеспечивающая замену отдельных вентиляторов.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами.
На фиг.1 представлена схема предлагаемого миникластера.
На фиг.2 представлено изометрическое изображение миникластера.
На фиг.3 представлена фотография миникластера, выполненного в соответствии с предлагаемой полезной моделью.
На фиг.4 представлена фотография разработанного миникластера со снятой боковой панелью.
Полезная модель содержит корпус 1 с передней панелью, внутри которого находятся вычислительные модули 2, накопители на жестких магнитных дисках 3, блок вентиляторов 4, содержащий отдельные вентиляторы 5. Между названными вентиляторами и ВМ 2 имеется полость 6, выполняющая функцию воздушного коллектора. В верхней части корпуса размещен блок питания 7 и дополнительный блок питания 8 (фиг.2).
Миникластер функционирует следующим образом: после подачи электропитания каждый ВМ проходит процедуру самотестирования. По завершении прохождения тестов корневой ВМ разрешает доступ всем ВМ к периферийным устройствам, в частности к приводу DVD и к НЖМД и начинается штатная работа.
При этом холодный воздух из окружающей среды подается вентиляторами 5 в полость 6, выполняющую функцию воздушного коллектора. Из последнего воздух распределяется между ВМ, обеспечивая их эффективное охлаждение. Меньшее количество вентиляторов по сравнению с прототипом позволяет достичь существенного снижения уровня шума при работе миникластера.
Блоки питания 7 и 8 отделены от ВМ перегородкой, что не позволяет горячему воздуху из ВМ проникать в БП. Каждый блок питания снабжен собственным вытяжным вентилятором, охлаждающим этот БП.
Предлагаемая конструкция позволяет без разборки миникластера (что необходимо в прототипе) заменять блоки питания, вентиляторы и вычислительные модули без выключения миникластера, т.е. в «горячем» режиме. Кроме того, предлагаемая модель при одинаковой производительности имеет меньшие габариты и массу.
На фигуре 3 и 4 представлено изображение конструктивной реализации предлагаемой полезной модели. Испытания миникластера, созданного в соответствии с настоящей моделью, позволили получить следующие результаты, представленные ниже в таблице.
Основные характеристики
Значения
Тип применяемых процессоров
IBM PowerXCell 8i
Число ВМ
2
Число процессоров
4
Частота процессора
3,2 ГГц
Максимальный объем оперативной памяти в миникластере
64 ГБ
Количество жестких дисков
4
Производительность миникластера на вычислениях с плавающей точкой:
- 32-х разрядные операнды
819,2GFlops
- 64-х разрядные операнды
409,6 GFlops
Максимальная потребляемая мощность
1300 Вт
Сопоставление результатов с характеристиками прототипа показывает преимущество предлагаемого миникластера, что свидетельствует о его промышленной применимости.