Operačné systémy v multiprocesorových klastroch
10. novembra 2021 sa uskutočnila už štvrtá prednáška série Superpočítanie vo vede. Tentokrát sme privítali Dr. Dušana Bernáta z Fakulty matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského so zaujímavou prednáškou na tému Operačné systémy v multiprocesorových klastroch.
Účastníci získali prehľad o základných pojmoch a definíciách, ako operačný systém umožňuje a zabezpečuje prístup aplikácií a procesov k prostriedkom a ako tieto prostriedky spravuje. Dozvedeli sme sa viac o stavoch a zmenách stavu jednotlivých procesov. Zaujímavé boli aj informácie o tom, ako vyzerá politika a réžia plánovača (scheduler), ktorý prístup na CPU procesom prideľuje.
Z hľadiska vysokovýkonných výpočtových prostriedkov nás zaujíma, ako funguje OS v prostredí s mnohými procesormi. Zvyšovanie počtu procesorov je prirodzenou odpoveďou na rýchly nárast požiadaviek aplikácií a súčasne limitov zvyšovania výkonu jediného CPU. Operačný systém teda môže úlohy rozdeľovať medzi viaceré fyzické procesory (alebo jadrá), pričom tieto procesy sú nezávislé a môžu bežať súbežne. Programátori môžu využiť výhody viacerých procesorov a svoje úlohy rozdeliť na viacero súbežných podúloh. Tieto už ale nie sú nezávislé a väčšinou je potrebné, aby medzi sebou navzájom komunikovali. Jedna úloha – proces môže mať teda viacero samostatných tokov riadenia, ktoré nazývame vlákna (threads) a ktoré zdieľajú väčšinu prostriedkov tohto procesu, vrátane pamäte. Z pohľadu architektúry to môže vyzerať ako na obrázku ilustrujúcom schému symetrického multiprocesorového systému (Obr. 2), kde je jedna pamäť zdieľaná viacerými rovnocennými procesormi (architektúra UMA – Uniform Memory Access). Tu je potrebné ošetriť synchronizáciu prístupu k tejto spoločnej pamäti, čo je možné urobiť viacerými spôsobmi. Prístup SMP – symetrického multiprocesingu má však nevýhody ako zlá škálovateľnosť, čakanie pri synchronizácii, tzv. cache trashing.
Ak fyzickú pamäť rozdelíme na viaceré moduly, dosiahneme menšie zaťaženie zbernice, pretože procesory budú najviac využívať vlastnú lokálnu pamäť. Tento prístup poznáme ako NUMA – Non-Uniform Memory Access. Tu je najvýhodnejšie, ak OS alokuje úlohe pamäť pre dáta čo najbližšie k procesoru, na ktorom úloha beží. Na obrázku vidíme príklad prepojenia 4 procesorov:
Prednáška pokryla aj tému správy pamäte, virtuálnu pamäť a jej alokáciu – vrátane konceptu overcommit a tému súborového systému a jeho hierarchie.
Operačné systémy a ich fungovanie v HPC prostredí by si určite zaslúžili aj viac priestoru, ako náš formát môže poskytnúť. Ak vás téma zaujala, na Fakulte matematiky, fyziky a informatiky UK na túto tému prednáša práve Dr. Dušan Bernát – a ak ste našu prednášku nestihli, môžete si ju pozrieť na Facebookovom profile alebo YouTube Centra spoločných činností SAV.
Harmonogram prednášok:
- 23. novembra o 17:00 – Krátky návod ako paralelizovať program
Jaroslav Suchánek (Biomedicínske centrum SAV) - 7. decembra o 17:00 – Federatívne distribuované počítanie
Ladislav Hluchý (Ústav informatiky SAV)
Central European Working Group v Slovinsku 19 máj - Dňa 19. mája 2025 sme sa stretli so zástupcami národných kompetenčných centier pre vysokovýkonné počítanie (HPC) z krajín strednej Európy. Stretnutie pracovnej skupiny Central European Working Group, ktoré sa konalo prezenčne v Slovinsku, nám poskytlo výnimočnú príležitosť na výmenu skúseností, prehĺbenie regionálnej spolupráce a diskusiu o spoločných výzvach aj príležitostiach, ktorým čelíme v rámci projektu EuroCC. Nadviazali sme osobné kontakty a viedli konštruktívne rozhovory so zástupcami z okolitých krajín, ktoré rovnako ako Slovensko budujú a rozvíjajú svoje národné kompetenčné centrá pre HPC. Takéto stretnutia zohrávajú dôležitú úlohu pri formovaní spoločných prístupov, identifikácii synergií a výmene osvedčených postupov pri poskytovaní služieb používateľom – či už ide o výskumné inštitúcie, verejný sektor alebo podniky.
Čo všetko dnes dokáže umelá inteligencia? Pozrite si záznam z webinára Trénovanie strojov na detekciu ľubovoľného objektu 16 máj - Dňa 13. mája 2025 sa uskutočnil odborný webinár s názvom Trénovanie strojov na detekciu ľubovoľného objektu, ktorý pripravil RNDr. Andrej Lúčny, PhD. z Fakulty matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave. Prednáška bola zameraná na aktuálne výzvy a riešenia v oblasti strojového videnia a umelej inteligencie, pričom sa venovala najmä schopnosti systémov rozpoznávať objekty bez nutnosti ich predchádzajúcej kategorizácie.
HPC a umelá inteligencia: Spájame sily pre budúcnosť technológií 15 máj - V utorok 14. mája 2025 sme sa zúčastnili podujatia PyData Slovakia & Bratislava Meetup #29, ktoré sa uskutočnilo v Bratislave. Stretnutie dátovej a technologickej komunity sa nieslo v duchu aktuálnych trendov v oblasti umelej inteligencie, s dôrazom na pochopenie fungovania veľkých jazykových modelov (Large Language Models – LLMs), ktoré dnes čoraz výraznejšie ovplyvňujú rôzne oblasti nášho života – od komunikácie, cez vzdelávanie až po riadenie procesov vo firmách a verejnej správe. Hlavným rečníkom večera bol Radovan Kavický, prezident a hlavný dátový vedec v GapData Institute, ktorý svojou prednáškou s názvom "Under the Hood of LLM" pútavo predstavil, čo sa skrýva pod povrchom dnešných pokročilých jazykových modelov.