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 Facebook or YouTube.
Schedule and Registration
- November 23, 17:00 - Short guide to software parallelization
Jaroslav Suchánek (Biomedical Research Center, SAS) - December 7, 17:00 - Federated distributed computing
Ladislav Hluchý (Institute of Informatics SAS)
More information about the series
Central European Working Group in Slovenia 19 May - On May 19, 2025, we met with representatives of National Competence Centres for High-Performance Computing (HPC) from Central European countries. The in-person meeting of the Central European Working Group, held in Slovenia, provided us with an exceptional opportunity to exchange experiences, strengthen regional cooperation, and discuss the shared challenges and opportunities we face within the EuroCC project.
We built professional relationships and engaged in constructive discussions with representatives from neighboring countries that, like Slovakia, are running their national HPC competence centres and working on their continuous development.
Such meetings play an important role in shaping common approaches, identifying synergies, and sharing best practices in delivering services to users—whether they are research institutions, the public sector, or businesses.
What Is Artificial Intelligence Capable of Today? Watch the Recording of the Webinar "Training Machines to Detect Any Object" 16 May - 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 and Artificial Intelligence: Joining Forces for the Future of Technology 15 May - 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.