Процессоры семейства Alpha, разработанные компанией DEC (Digital Equipment Corporation), являются общепризнанными лидерами среди микропроцессоров по скорости вычислений с плавающей точкой. Развитие операционной системы Linux и появление доступного по цене аппаратного обеспечения сделало комбинацию ОС Linux + процессор Alpha очень привлекательной для применения в качестве вычислительной платформы. В рамках проекта с рабочим названием UNAS (UNIXAlphaServer) вниманию пользователей ЛТФ предлагается первый в Лаборатории компьютер 'unas1' на базе высокопроизводительных микропроцессоров Alpha 21264A работающий под управлением ОС Linux (версии Debian 3.0).
В настоящее время в компьютере ' unas1' установлены два процессора Alpha 21264A работающие на частоте 750 MHz, каждый оснащен кэш-памятью второго уровня объемом 4 MB. 'Unas1' укомплектован 2 GB оперативной памяти, 18 GB SCSI LVD жестким диском, сетевым адаптером Gigabit Ethernet (апгрейд 2003 г.). Основу компьютера 'unas1' составляют корпус высотой 3U, предназначенный для монтажа в 19-ти дюймовую стойку, и системная плата UP2000.
Корпус и плата разработаны консорциумом API (Alpha Processor, Inc. - распался?). Права на разработку процессора Alpha в настоящее время принадлежат компании Compaq, которая также унаследовала от Digital права на разработку ОС Digital UNIX (ныне Compaq True64 UNIX) и прикладного программного обеспечения, в частности, Digital Fortran (ныне Compaq Fortran), С и С++. Процессоры Alpha и системные платы UP2000 изготавливаются на заводах Samsung.
Поставку компонентов
компьютера 'unas1' и его сборку произвела московская фирма
DecSy.
Компьютер 'unas1' работает под управлением ОС Linux, которая представляет собой операционную систему типа UNIX, коллективно разрабатываемую мировым сообществом пользователей, и свободно распространяемую на основе General Public License. За последние годы ОС Linux достигла значительных успехов в обеспечении стабильности работы, поддержки разнообразного аппаратного обеспечения и создании комфортных для пользователей условий работы. Linux в настоящее время представляет собой достойного конкурента дорогостоящим коммерческим ОС, в частности, DEC UNIX для Alpha. По системе команд Linux очень близок к операционной системе Solaris установленной на всех компьютерах Sun Microsystems, переобучения пользователей не требуется. Вместе с тем, в работе команд с одними и теми же названиями имеются некоторые отличия, чаще косметического, а не принципиального характера. Для получения справки по командам Linux следует использовать команду 'man command_name' на компьютере 'unas1'. Следует обратить внимание пользователей на то, что в силу фундаментальных различий между процессорами Alpha и процессорами SPARC (на машинах Sun), транслированные программы в машинных кодах (исполняемые файлы, а также объектные модули и библиотеки) можно использовать только на том процессоре, для которого они предназначены. Отличить файлы с машинными кодами для разных архитектур можно командой 'file program_file_name' . На приведенном ниже примере, видно различие в типах файлов содержащих исполняемый код для команды 'diff' на двух разных машинах:
thsun1:> file /usr/bin/diffВ противоположность программам в машинных кодах, одни и те же файлы с текстовыми сценариями (scripts) для командных процессоров sh, bash, csh, tcsh, как правило, одинаково работают, как под Solaris, так и под Linux. Это утверждение справедливо и для сценариев языка Perl, а, с некоторыми оговорками, для AWK и MAKE (одинаково ведут себя GNU AWK 'gawk' и GNU MAKE 'gmake').
| Название | версия | команда | X11 | документация | комментарий |
| Компиляторы с языков высокого уровня, средства разработки | |||||
| Compaq Fortran 77, 90, 95 | 1.2 | fort | man fort,HTML | рекомендуемый флаг оптимизации -fast, о fort | |
| Compaq C | 6.5.9 | ccc | man ccc | рекомендуемый флаг оптимизации -fast, о ccc | |
| Compaq C++ | 6.5.9 | cxx | man cxx | рекомендуемый флаг оптимизации -fast, о cxx | |
| Compaq Debugger | 4.0-59 | ladebug | man ladebug Manual Primary Manual Detail |
отладчик для работы с компиляторами Compaq | |
| GNU Fortran 77 | 3.3.5 | g77 | man g77,
info g77
HTML |
о компиляторах GNU | |
| GNU C | 3.3.5 | gcc | man gcc,
info gcc
HTML |
о компиляторах GNU | |
| GNU C++ | 3.3.5 | g++ | man g++,
info g++
HTML |
о компиляторах GNU | |
| GNU Debugger | 6.3 | gdb | man gdb, info gdb | ||
| Системы аналитических и численных вычислений | |||||
| Reduce | 3.7 | reduce xreduce |
- + |
info
redref PDF, PS |
о Reduce |
| Form | 3.0 | form | текст лицензии, ещё о Form 3 | ||
| CMU Common Lisp | lisp | PS | |||
| Common Lisp | clisp | man clisp | CLISP is a Common Lisp implementation by Bruno Haible of Karlsruhe University and Michael Stoll of Munich University |
||
| ROOT | 2.25 | root | +/- | PDF,HTML | объектно-ориентированная система для численных расчётов с графическими возможностями, C/C++ интерпретатор |
| Octave | 2.1 | octave | man octave | интерактивные численные расчеты, подобие системы Matlab |
|
| Браузеры, FTP, e-mail и т. п. | |||||
| NcFTP | 3.1.8 | ncftp | HTML | FTP клиент для текстового режима | |
| Lynx | 2.8.5 | lynx | man lynx | браузер для текстового режима | |
| Редакторы текстов | |||||
| Emacs | 21.4 | emacs | +/- | man
emacs info emacs |
|
| Visual Editor IMproved | 6.3.7 | vi | man vim | ||
| Системы подготовки и просмотра документов | |||||
| Ghost Script | 8.01 | gs | +/- | man gs | работа с PostScript файлами |
| Графические средства | |||||
| GNU plot | 4.0 | gnuplot | +/- | man gnuplot | |
| Файл-менеджеры | |||||
| Midnight Commander | 4.6.1 | mc | man mc, HTML | со встроенным FTP клиентом | |
"+" в колонке "X11" показывает необходимость системы X-Window для работы программы, "+/-" означает, что программа может работать, как в текстовом режиме, так и в системе X-Window.
Fortran Наиболее сильной стороной процессора Alpha являются вычисления с плавающей точкой, поэтому основным инстументом, предлагаемым пользователям компьютера 'unas1', является Fortran. Компилятор языка Fortran бесплатно предоставляется фирмой Compaq для пользователей-энтузиастов платформы Linux-Alpha. Данный компилятор является адаптацией заслуженного Digital Fortran к современному микропроцессору Alpha. Копия руководства пользователя Compaq Fortran находится по адресу http://thproxy.jinr.ru/pub/doc/compaq/fortran/, оригинал доступен по адресу http://www.compaq.com/fortran/docs/. Справку по запуску компилятора 'fort' можно получить командой 'man fort' на компьютере 'unas1'. Компилятор 'fort' поддерживает стандарты Fortran-77, -90 и -95. Поддерживаемые типы данных включают INTEGER*8 и "quad precision" (REAL*16, COMPLEX*32). Базовые возможности по оптимизации компиляции программы достигаются вызовом 'fort' c ключом '-fast', т.е. 'fort -fast program_file_name.f'
Компилятор дополнен библиотеками CPML (Compaq Portable Mathematics Library, бывшая Digital Portable Mathematics Library) и CXML(Compaq Extended Math Library). Первая библиотека содержит, например, оптимизированные процедуры вычислений трансцедентных функций - синус, косинус и обратные к ним, Бесселя, гамма и т.д., вторая содержит оптимизированные процедуры линейной алгебры (Level 1,2,3 BLAS, LAPACK), процедуры обработки сигналов, генераторы случайных чисел и др. Подробности см. в описаниях библиотек CPML и CXML в формате PDF.
C, C++ Для энтузиастов платформы Alpha-Linux компания Compaq предлагает бесплатную лицензию на компиляторы C (ccc) и C++ (cxx). Документация по C++ доступна на сервере Compaq. Базовая оптимизация достигается вызовом компиляторов с ключом '-fast'.
GNU компиляторы Для достижения максимальной производительности
программ рекомендуется при компиляции, кроме общих флагов оптимизации, использовать
флаг '-mcpu=ev6' или '-mcpu=21264', указывающий на конкретную
архитектуру процессора - Alpha 21264 (ev6).
Откомпиллированные библиотеки BLAS, Lapack и оптимизированная под Alpha 21264 библиотека базовых математических процедур ffm находятся в каталоге /usr/lib/.
Form v. 3 Версия Form для Alpha является
64-разрядной, в связи с чем расход памяти для хранения объектов вдвое выше,
чем для 32-разрядной версии. В процессе работы Form интенсивно использует
чтение-запись во временные файлы, поэтому, чтобы не замедлять работу программы
и не перегружать сеть, следует либо запускать Form на 'unas1'
на локальном диске в подкаталогах каталога /data/unas1/users/,
либо задавать каталог
для временных файлов /tmp с помощью ключа '-t /tmp' или в файле
установок, например, form.set с помощью строки 'tempdir /tmp'.
На файл установок указывает переменная FORMSETUP. Задать свой файл установок
можно либо задавая значение этой переменной командой 'setenv FORMSETUP
form.set', либо указывая имя файла в командной строке после ключа '-s'.
Следует обратить внимание, на то, что синтаксис языка Form в версии
3 несколько изменился, для преобразования прежних программ в новый
вид можно использовать утилиту 'conv2to3'.
Reduce v. 3.7 Благодаря 64-разрядной архитектуре процессора Alpha Reduce на 'unas1' не имеет ограничения в 128 МБайт на доступный для вычислений объём памяти. По умолчанию скрипт /usr/local/bin/reduce задаёт максимальный объём используемой памяти равный 16 МБайт. Для увеличения этого объёма вплоть до физического размера памяти на 'unas1' следует запускать Reduce другим скриптом, указав в командной строке запуска 'bpsl' после ключа '-td' необходимый объём в байтах.
| Тест, компилятор / Процессор | Unas1 Alpha 21264A 750 MHz |
Thsun4 Ultra SPARC 300 MHz |
PC-2000 Pentium III EB 600 MHz |
ProLiant/Linux Pentium III 800 MHz |
STL2/Linux Pentium III EB 1000 MHz |
| Whetstone, Fortran | 1750 mln. | 220 mln. | 370 mln. | 457 mln. | 1600 mln. |
| Linpack 100x100 matrix, Fortran | 300 MFlops | 135 MFlops | ~180 MFlops | ||
| Linpack 1000x1000 matrix, Fortran | 185 MFlops | 43 MFlops | 48 MFlops | 58 MFlops | 59 mln. |
| Linpack 200x200 matrix, C1) | 290 MFlops | 60 MFlops | 200 MFlops | 270 MFlops | 340 mln. |
| Linpack 4000x4000 matrix, C1) | 150 MFlops | 30 MFlops | 48 MFlops | 47 MFlops | 56 mln. |
| Fast Fourier Transform 106 points, Fortran | 3 sec | 5.6 sec | 2.6 sec | 2.2 sec | |
| Fast Fourier Transform 20011 points, Fortran | 5.4 sec | 15.7 sec | 17.0 sec | 15 sec | |
| Fast Fourier Transform 106 points, C++ | 3 sec | 5.5 sec | 2.6 sec | 2.3 sec | |
| Fast Fourier Transform 20011 points, C++ | 6.2 sec | 19.5 sec | 18 sec | ||
| int(1/(sin(x)^31*cos(x)^47),x)$, Reduce 3.7 | 4.3 sec | 15 sec | 4.8 sec | 3.2 sec | |
| Integrate[1/(Sin[x]^31*Cos[x]^47),x], Mathematica 4 |
1.8 sec | 5.9 sec | 2.4 sec | 1.48 sec | |
| f=(a+b+c+d)^50, Form 3 | 0.72 sec | 3.7 sec | 5.4 sec2) | 1.47 sec | 1.12 sec |
1) См. полный график результатов теста Linpack
2) На PC-2000 для теста использовался Form версия 1.1 для DOS
Тесты на Fortran, C и C++ проводились для вычислений с двойной точностью.
|
|
SPECint2000 | SPECfp2000 | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Система | Процессор | Peak | Base | Peak | Base |
| Sun Blade 1000 | 900 МГц USIII | 467 | 438 | 482 | 427 |
| AlphaServer ES40 | 833 МГц 21264A | 540 | 514 | 662 | 599 |
| HP 9000 Model N4000 | 552 МГц PA-RISC 8600 | 379 | 367 | 369 | 338 |
| Intel OR840 | 1 ГГц Pentium III | 442 | 438 | 335 | 327 |
| Sun Enterprise 450 | 480 МГц UltraSPARC II | 234 | 225 | 291 | 274 |
См. также графическое представление результатов тестов SPECmark2000 для разных платформ.
Все пользователи, зарегистрированные на Unix кластере ЛТФ, автоматически внесены в список пользователей нового компьютера 'unas1'. Для входа на новый компьютер 'unas1'необходимо войти на любую машину Sun кластера ЛТФ, затем набрать команду 'rlogin unas1', пароль для входа на 'unas1' при этом не требуется. Если вы используете систему X-Window, то вместо 'rlogin unas1' удобнее воспользоваться командой 'xon unas1', при этом на 'unas1' запустится программа 'xterm', которая создаст новое окно, в котором вы окажетесь уже на компьютере 'unas1'. Домашние директории пользователей на 'unas1' те же, что и на кластере Sun.
Для работы на 'unas1' с программами интенсивно использующими ввод/вывод данных из файлов выделено пространство на локальном диске в директории /data/unas1/users/. Этот диск доступен на всех серверах в той же директории. Хранение в '//data/unas1/users/' данных, не связанных непосредственно с вычислениями на 'unas1', не допускается. Компьютер 'unas1' предназначен для численных расчётов и на нём не следует запускать иные программы потребляющие значительное количество процессорного времени. Если необходим доступ на 'unas1' без промежуточной регистрации на кластере Sun, то следует обратится к системному администратору кластера ЛТФ для установки индивидуального пароля на 'unas1'.
Дата обновления: 2014-04-10 17:55:41
